Contact UsHEIDELBERG, Alemania, 29 de julio de 2022 – NEC Laboratories Europe, Axbryd y la Universidad de Roma Tor Vegata continúan recibiendo el máximo reconocimiento por mejorar la eficiencia de las plataformas de red nativas de la nube con su investigación galardonada, «hXDP: Efficient Software Packet Processing on FPGA NICs» publicada en la revista insignia de la Association of Computer Machinery, Communications of the ACM.
Los impulsores clave para las soluciones nativas de la nube incluyen el crecimiento de la capacidad informática para los procesadores de propósito general (CPU), la virtualización de hardware y software, así como la disminución de los costos de hardware. Sin embargo, a pesar de estos avances, las cargas de trabajo de la red crecen más rápido que las mejoras de rendimiento del hardware de la CPU, lo que pone en riesgo la viabilidad de las soluciones nativas de la nube.
Para superar este problema, los proveedores de software y tecnología están implementando aceleradores de hardware específicos de dominio diseñados para procesar cargas de trabajo de red de baja latencia y alto rendimiento, así como para mejorar la eficiencia energética de los centros de datos. Sin embargo, los aceleradores de hardware actuales suponen una solución imperfecta: cada uno tiene su propio modelo de programación y características, e integrarlos en las plataformas de red existentes es costoso y requiere mucho tiempo.
hXDP resuelve este problema al permitir que los aceleradores de hardware que emplean matrices de puertas programables en campo (FPGA) hablen el mismo idioma que los procesadores de propósito general (CPU). Ganadora del Jay Lepreau Best Paper de 2020 en USENIX OSDI'20, una de las conferencias más prestigiosas de informática, la tecnología hXDP permite a los desarrolladores usar aceleradores de hardware basados en FPGA (a veces también llamados unidades de procesamiento de infraestructura o unidades de procesamiento de datos) con programas regulares de Linux, sin basarse en lenguajes de programación complejos y específicos del hardware.
Esto resulta especialmente relevante cuando se consideran escenarios de computación perimetral. Edge Computing es una capacidad central para la futura computación en la nube, pues permite el procesamiento de datos en el borde de una red, lo más cerca posible de su fuente.
Para llevar las soluciones de la nube al límite, muchos proveedores líderes de tecnología basada en la nube están adoptando eBPF, una nueva tecnología de red basada en Linux. Sin embargo, eBPF solo puede ejecutarse en CPU y no puede aprovechar fácilmente los aceleradores específicos de dominio. El uso de hXDP supera esta limitación. Roberto Bifulco, director de sistemas de software inteligente en NEC Laboratories Europe, explicó: «hXDP transforma el modo en que tratamos el hardware en las plataformas de red. En lugar de adaptar cada aplicación para usar las características específicas de las nuevas plataformas de hardware, usamos hXDP para traducir aplicaciones automáticamente. Estas pueden aprovechar los aceleradores de hardware de manera eficiente y con su máxima velocidad».
Si bien hXDP brinda compatibilidad entre las aplicaciones de red de Linux y el hardware específico del dominio, también aprovecha los beneficios de los aceleradores de red. Por ejemplo, hXDP puede reducir la latencia de procesamiento de datos de red, reduciendo en un factor de 10 el tiempo que tarda un paquete de red en llegar al software de infraestructura y comenzar a procesarlo. Esto mejora significativamente el rendimiento de las aplicaciones que requieren procesamiento en tiempo real, como la realidad virtual y aumentada, y el control de vehículos aéreos no tripulados. Bifulco añade, «hXDP es un componente clave para permitir que estos dispositivos descarguen los cálculos a una infraestructura informática de borde remoto».
hXDP tiene una serie de implicaciones sobre cómo la industria y las organizaciones de investigación gestionan el desarrollo tecnológico. Junto con eBPF, hXDP se puede integrar sin problemas en las canalizaciones de DevOps, lo que garantiza que el desarrollo no se vea interrumpido. Bifulco continúa: «Imagínese que necesita introducir algo nuevo en un entorno de desarrollo que cambia su lenguaje, la forma de programar y todas las herramientas posteriores que tiene. Necesita volver a escribir las pruebas que está ejecutando, todo. Al usar eBPF y hXDP, esto no sucede cuando se desarrolla para esta nueva infraestructura o unidades de procesamiento de datos».
En 2020, los centros de datos representaron el 1 % de la demanda mundial de electricidad; en algunos países se espera que esto aumente para 2030. hXDP ayudará a compensar el uso de electricidad al acelerar el proceso de adopción de hardware más eficiente. Esto reducirá la necesidad de infraestructura física, mejorando la eficiencia de los centros de datos y reduciendo la huella de carbono general de los centros de datos y los fabricantes de tecnología.
Kamiya. G, Kvarnström. O. 2019. Centros de datos y energía: ¿de titulares mundiales a dolores de cabeza locales? Agencia Internacional de Energía. URL: https://www.iea.org/commentaries/data-centres-and-energy-from-global-headlines-to-local-headaches
Acerca de NEC Laboratories Europe GmbH
NEC Laboratories Europe investiga y desarrolla tecnología de vanguardia para crear soluciones sociales innovadoras. Ubicados en Heidelberg, Alemania, las principales áreas de investigación de NEC Laboratories Europe incluyen la inteligencia artificial, la seguridad del blockchain, las redes 5G y 6G y las plataformas IoT. Estas tecnologías promueven las soluciones del Grupo NEC para una sociedad mejor en los campos de la salud digital, las ciudades más seguras, los servicios públicos y las infraestructuras de comunicación.
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