Fujitsu Laboratories Ltd. ha anunciado el desarrollo de la tecnología de aceleración WAN que puede ofrecer velocidades de transferencia de hasta 40 Gbps para la migración de grandes volúmenes de datos entre nubes, utilizando servidores equipados con FPGAs.
Las conexiones en redes de área amplia (WAN) entre nubes se mueven de líneas de 1 Gbps a líneas de 10 Gbps, pero con el avance reciente de la tecnología digital, incluyendo IoT e IA, hay una demanda aún mayor de transferencias de datos de alta velocidad más rápidas debido a que grandes volúmenes de los datos se recopilan en la nube. Hasta ahora, la velocidad de transferencia efectiva de las conexiones WAN se ha elevado utilizando técnicas para reducir el volumen de datos, como la compresión y la deduplicación. Sin embargo, con las líneas WAN de 10 Gbps, hay enormes volúmenes de datos para procesar, y las tecnologías de aceleración WAN existentes utilizables en servidores en la nube no han sido capaces de elevar suficientemente la tasa de transferencia efectiva.
Fujitsu Laboratories ha desarrollado la tecnología de aceleración WAN, capaz de operar en tiempo real incluso con velocidades de 10 Gbps o más. La tecnología de aceleración WAN se logra con una unidad de cálculo especializada para diversos procesos, como cálculos de valores de características y procesamiento de compresión, montados en una FPGA equipada en un servidor, y en conjunto con esto, permitiendo el funcionamiento paralelo de las unidades de cálculo mediante el suministro de datos en los momentos apropiados, en función de la finalización prevista de cada cálculo.
En un entorno de prueba donde esta tecnología se implementó en servidores que usan FPGAs y donde los servidores estaban conectados con líneas de 10 Gbps, Fujitsu Laboratories confirmó que esta tecnología logró tasas de transferencia efectivas de hasta 40 Gbps, el rendimiento más alto en la industria. Con esta tecnología, ha sido posible transferir datos a alta velocidad entre nubes, incluidos el intercambio de datos y copias de seguridad, lo que permite la creación de servicios en la nube de próxima generación que comparten y utilizan grandes volúmenes de datos en una variedad de empresas y ubicaciones.
Fujitsu Laboratories pretende implementar esta tecnología, capaz de utilizarse en entornos de nube, como una aplicación cargada en un servidor equipado con FPGA. Continúa las evaluaciones en entornos prácticos con el objetivo de comercializar esta tecnología durante el año 2018.
Fujitsu Laboratories ha anunciado los detalles de esta tecnología en la Conferencia Internacional 2017 sobre tecnología programable en campo (FPT 2017), una conferencia internacional que se a celebrado en Melbourne, Australia, del 11 al 13 de diciembre.

Antecedentes de desarrollo
A medida que la nube ha crecido en los últimos años, ha habido un movimiento para aumentar la eficiencia de gestión y mantenimiento de datos y servidores mediante la migración de datos (es decir, documentos internos, datos de diseño y correo electrónico) que se habían gestionado en servidores internos a la nube. Además, como lo demuestra la difusión en el uso de tecnología digital como IoT e IA, existen grandes expectativas sobre las formas en que el trabajo y las empresas se transformarán mediante el análisis y el uso de grandes volúmenes de datos, incluidas imágenes de cámaras de fábricas y otras ubicaciones "on site", y datos de registro de dispositivos. Ante esto, ha habido un crecimiento explosivo en el volumen de datos que pasan a través de las líneas WAN entre nubes, lo que provoca la necesidad de una tecnología de aceleración WAN de próxima generación capaz de grandes transferencias de datos a alta velocidad entre las nubes.

 Cuestiones
Las tecnologías de aceleración WAN mejoran las velocidades de transferencia efectivas al reducir el volumen de datos mediante la compresión o deduplicación de los datos que se transferirán. Al transferir datos a velocidades aún mayores utilizando líneas de red de 10 Gbps, el volumen de datos que se necesita procesar es tan grande que la compresión y la velocidad de procesamiento de deduplicación produce cuellos de botella del servidor. Por lo tanto, para mejorar el funcionamiento en tiempo real, existe la necesidad de CPUs que puedan operar a velocidades más altas o de tecnología de aceleración WAN con velocidades de procesamiento más rápidas.

Acerca de la tecnología recién desarrollada
Fujitsu Laboratories ha desarrollado ahora la tecnología de aceleración WAN que puede lograr una operación en tiempo real utilizable en la nube incluso con velocidades de 10 Gbps o más, utilizando FPGAs montadas en servidores como aceleradores. Las operaciones eficientes con la tecnología de aceleración WAN se logran mediante el uso de una FPGA para procesar una parte del procesamiento para el cual el cálculo es pesado y para el cual es difícil mejorar la velocidad de procesamiento en la CPU al realizar compresión o deduplicación para el proceso de aceleración WAN, conectando eficientemente la CPU con el acelerador FPGA.

 Los detalles de la tecnología son los siguientes.
1. Tecnología de paralelización FPGA utilizando unidades de calculo dedicadas, altamente paralelas
Fujitsu Laboratories ha desarrollado tecnología de paralelización FPGA que puede reducir significativamente el tiempo de procesamiento requerido para la deduplicación y compresión de datos implementando unidades de cálculo especializadas para partición de datos, cálculo de valores de características y procesamiento de compresión sin pérdidas en una FPGA en una configuración altamente paralela y habilitando un funcionamiento altamente paralelo de las unidades de cálculo, entregando datos en los momentos apropiados basados ​​en predicciones de la finalización de cada cálculo.
 
2. Tecnología para optimizar el flujo de procesamiento entre CPU y FPGA
Anteriormente, al determinar si aplicar compresión sin pérdida a los datos basados ​​en la identificación de la duplicación en esos datos, era necesario leer los datos dos veces, tanto antes como después de que se ejecutara la identificación de duplicación en la FPGA, aumentando la sobrecarga y evitando que el sistema ofreciera el suficiente rendimiento. Ahora, consolidando el traspaso de procesamiento en la FPGA, gestionando tanto el preprocesamiento para identificación de duplicación, como el procesamiento de compresión en la FPGA, y usando una secuencia de procesamiento que controla cómo se reflejan los resultados del procesamiento de compresión en la CPU en función de los resultados de la duplicación identificación, esta tecnología reduce la sobrecarga entre la CPU y la FPGA de volver a cargar los datos de entrada y de los intercambios de control. Esto reduce el tiempo de espera debido a la transferencia de datos y el control entre la CPU y FPGA, ofreciendo un funcionamiento coordinado eficiente de la CPU y el acelerador FPGA.

Efectos
Fujitsu Laboratories ha implementado esta tecnología en servidores instalados con FPGA, lo que confirma la aceleración de aproximadamente treinta veces el rendimiento del procesamiento de la CPU sola. Fujitsu Laboratories evaluó la velocidad de transferencia para un gran volumen de datos en un entorno de prueba donde los servidores estaban conectados con conexiones de 10 Gbps, y en una prueba que simula la copia de seguridad regular de datos, incluidos documentos y video, confirmó que esta tecnología logró velocidades de transferencia de hasta 40 Gbps, un récord de la industria. Esta tecnología ha mejorado la transferencia de datos a través de conexiones WAN, permitiendo transferencias de datos de alta velocidad entre nubes, como el intercambio de datos y copias de seguridad, posibilitando la creación de servicios en la nube de próxima generación que comparten y utilizan grandes volúmenes de datos entre una variedad de empresas y ubicaciones.

Planes futuros
Fujitsu Laboratories continuará evaluando esta tecnología en entornos prácticos, implementando esta tecnología en dispositivos virtuales que se pueden usar en entornos de nube. Fujitsu Laboratories pretende que esta tecnología esté disponible como producto de Fujitsu Limited durante el año fiscal 2018.

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