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自上一次云計算大潮以來，產(chǎn)業(yè)界也許從來沒有如此亢奮過，從底層器件到上層軟件都到了十字路口。 ? 以太網(wǎng)平穩(wěn)發(fā)展50年，越過山丘突然發(fā)現(xiàn)還有人等候，InfiniBand 老樹發(fā)新芽枯木又逢春，不得已帶頭大哥又吹響集結(jié)號成立UEC。
? 01 UEC的研究方向 ? 超以太網(wǎng)聯(lián)盟致力于從物理層、鏈路層、傳輸層、軟件層改進以太網(wǎng)技術(shù)，在兼容當前以太網(wǎng)生態(tài)的前提下，提升以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)性能，致力于改進以太網(wǎng)通信的協(xié)議、應用程序接口，改進存儲、管理、安全結(jié)構(gòu)，改進遙測能力，使超以太網(wǎng)技術(shù)滿足人工智能和高性能計算對網(wǎng)絡(luò)的需求。 ? 超以太網(wǎng)聯(lián)盟UEC確定了需要重點關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)類型為Type2 Network（BackEnd Network），也不反對在Type1（FrontEnd Network）中使用，但不會因為要適配Type1而降低Type2的網(wǎng)絡(luò)性能。
UEC確定了每種網(wǎng)絡(luò)類型的性能指標。
? 02 UEC的工作組 ? UEC最初成立了四個工作組，分別是物理層、鏈路層、傳輸層、軟件層工作組，已經(jīng)取得了出色的成績。近期又成立了存儲、管理、兼容性&測試、性能&調(diào)試工作組，剛剛展開工作。下圖是UEC的工作組劃分：
# 物理層工作組
致力于提高物理性能，減少延遲，改善以太網(wǎng)物理基礎(chǔ)設(shè)施的管理。包括以太網(wǎng)物理層規(guī)范、電氣和光信號特性、應用程序接口和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的開發(fā)。目標是使基礎(chǔ)更加強大，確保以太網(wǎng)能夠滿足AI和HPC的嚴格要求。當前物理層工作組致力于100G/Lane和200G/Lane的PHY規(guī)范制定，已經(jīng)確定了100G /Lane 介質(zhì)類型、PHY支持的速率和類型。200G/Lane的規(guī)范等IEEE P802.3dj批準后再定。
物理層工作組針對鏈路質(zhì)量預測引入了幾個新的概念UCR(uncorrectable codeword ratio)，MTBPE(the mean time between PHY errors)，MTTFPA(the mean time to false packet acceptance)，致力于更精確的預測和度量物理層鏈路質(zhì)量。
# 鏈路層工作組
鏈路層工作組致力于提升鏈路層傳輸?shù)目煽啃院蛡魉托?，提升鏈路層telemetry能力。
鏈路層主要研究方向有：
＞Link Layer Reliability：
在鏈路層增加LLR子層，位于LLC和MAC CONTROL子層之間，用于鏈路層端到端錯包重傳。
＞Credit-based flow control：
在鏈路層支持端到端基于信用的流控機制，管理鏈路間幀的無損傳輸。CBFC(Credit-Based Flow Control)機制用來替換PFC流控。接收者周期性發(fā)送buffer空間給對端，發(fā)送者基于報文優(yōu)先級和buffer大小發(fā)送報文。Buffer空間也可以用于自適應路由選路。
＞Packet rate improvement：
致力于以太網(wǎng)報文頭的壓縮，以增加幀的傳送效率。以太網(wǎng)在長期演進過程中，報文頭不斷擴展，導致傳送效率比較低，在智算網(wǎng)絡(luò)中有很多字段是用不到的，因此壓縮報文頭，提升幀的傳送效率勢在必行。
壓縮報文和非壓縮報文要能在網(wǎng)絡(luò)中共存，報文頭中需有個標志可以指示報文是壓縮的還是非壓縮的發(fā)送者可以選擇是否壓縮報文，不影響原有的功能。
目前報文頭壓縮有多個方案，正在討論中。
＞Negotiation：
建立鏈路層參數(shù)和特性的協(xié)商方法。鏈路層新增的幾個能力如LLR、CBFC、PRI，需要協(xié)商才能支持，主要思路是擴展LLDP，增加一個UEC OUI，用于設(shè)備間新增鏈路層能力的協(xié)商。
# 傳輸層工作組
UET(UEC transport layer)工作組致力于解決最具挑戰(zhàn)性的應用程序擴展、報文可靠傳輸、數(shù)據(jù)安全傳送以及避免網(wǎng)絡(luò)中的擁塞。它的目標是解決RoCE傳輸?shù)娜秉c，提供高效、可靠、安全的大規(guī)模傳輸。目標傳輸端點達到256,000，支持的進程數(shù)達到100,000,000。
UET的主要模塊如下圖所示：
UET包含Packet Delivery、Security、Semantics三個模塊，各個模塊功能如下：
＞Packet Delivery sulayer(PDS):
報文傳送子層包含可靠性和擁塞管理兩個模塊。
可靠性模塊需要覆蓋三個關(guān)鍵需求：
1) 極端擴展能力
2) 報文有序傳輸
3) 報文亂序傳輸
可靠性模塊設(shè)計四種報文傳輸模式，每一種模式用于特定目的。以滿足HPC，AI，ML等應用場景。這四種報文傳輸模式分別是：
1)Reliable, ordered delivery (ROD)可靠，有序傳輸: 這種模式按照順序傳輸報文，用于需要消息有序傳輸?shù)膽谩?/p>
2)Reliable, unordered delivery for operations (RUD)可靠，無序傳輸: 這種模式只能向語義層傳輸一次報文，但是可以忍受網(wǎng)絡(luò)中的亂序傳輸。
可靠性傳輸層需要檢測重復報文，以確保每一個報文只能向語義層傳送一次。
3)Reliable, unordered delivery for idempotent[] operations (RUDI)可靠，用于冪等運算的無序傳輸:這種模式是針對對RDMA讀寫操作做的優(yōu)化。
4)Unreliable, unordered delivery (UUD)不可靠，無序傳輸: 不可靠報文可以承載許多UET的新語義，用戶不需要可靠傳輸，用戶采用其他可靠性手段。
擁塞管理模塊還在研究中，包含擁塞管理和負載均衡，能基于每個FEP進行擁塞管理。核心是基于接收方信用的流量控制。擁塞控制定義窗口大小、注入速率，目標是可以減少速率并限制報文，避免中間節(jié)點和端點的擁塞。路徑負載均衡定義特定報文選擇那一條路徑，可以用ECMP選路。
＞Transport Security：
安全傳輸是UET設(shè)計的重中之重，可以選擇對所有數(shù)據(jù)負荷和大部分的傳輸頭的加密和認證。
＞Semantics：
UET語義層提供高性能，高擴展性的操作，使能特殊化的AI和全特性的HPC部署。
語義層是用戶軟件和PDS（報文遞交層）的橋梁，語義層定義一系列操作，比如發(fā)送，接收，寫，讀等。語義層提供可選的排序，各種可選的發(fā)起者或者目標完成通知能力。
語義層提供無連接的調(diào)用API，必須原生支持*CCL、 MPI、OpenSHMEM等API。
# 軟件層工作組
軟件層通過與當前各種廣泛采用的通信庫（如*CCL、MPI和SHMEM）兼容的方式，使用libfabric API作為數(shù)據(jù)平面框架，促進對UEC的快速采用。定義各種加速器和FEP之間的交互方式，包括相關(guān)的加速器API。定義交換機、FEP以及聚合管理器（AM）的控制平面和數(shù)據(jù)平面機制，允許不同UEC供應商之間的互操作性。解決UEC支持多種工作負載配置文件的需求。
軟件層對于INC需要做的工作包括：
1) 定義一種使用INC的集合通信（libfabric）的API（使用C語言）。
2) 定義一種發(fā)現(xiàn)機制來確認可用的INC卸載能力。
3) 定義這些庫用來與聚合管理器（AM）通信的RPC接口。規(guī)定用于AM與提供INC資源的UEC交換機之間通信的RPC接口。
4) OpenConfig擴展，用于配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的FEP（由AM配置）以進行集合通信卸載，并對性能和錯誤進行監(jiān)控。
5) 符合INC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的行為，具有多個特性配置文件。并引導UEC傳輸協(xié)議的開發(fā)，以便INC技術(shù)可以輕松地應用到硬件實現(xiàn)中。
最后的倔強 ? The Network as? an island of stability amidst the storm
? ? ? ?審核編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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