RISER: RISC-V για υπηρεσίες cloud

Ίσως έχετε παρατηρήσει αρκετό θόρυβο γύρω από το RISC-V στις τεχνολογικές ειδήσεις τα τελευταία χρόνια. Υπάρχουν μερικοί λόγοι για αυτό, αλλά πρώτα απ' όλα, τι είναι τέλος πάντων αυτό το RISC-V;

Το RISC-V είναι μια αρχιτεκτονική συνόλου εντολών (ISA) ανοιχτού προτύπου που αρχίζει να κερδίζει σε δημοτικότητα σε σημείο που πλέον θεωρείται μια βιώσιμη εναλλακτική λύση έναντι των ARM και x86. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή απόδοση, όπως το Edge computing, τα ενσωματωμένα συστήματα και το IoT.

Γιατί λοιπόν τόσος θόρυβος; Λοιπόν, η ομορφιά του RISC-V είναι ότι πρόκειται για μια αρχιτεκτονική ανοιχτού κώδικα, που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί και να τροποποιηθεί ελεύθερα από οποιονδήποτε. Αυτό έχει οδηγήσει σε μια αυξανόμενη κοινότητα προγραμματιστών και μηχανικών που εργάζονται για να ξεπεράσουν τα όρια του τι είναι εφικτό με το RISC-V. Και δεν είναι μόνο οι ακαδημαϊκοί που συμμετέχουν. Πολλά από τα μεγαλύτερα ονόματα της τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένων των Apple, Nvidia και Western Digital, έχουν ανακοινώσει σχέδια για τη διερεύνηση της χρήσης του RISC-V στις σειρές προϊόντων τους. Ένας άλλος κινητήριος παράγοντας είναι η άνοδος του Internet of Things (IoT). Καθώς όλο και περισσότερες συσκευές συνδέονται στο διαδίκτυο, υπάρχει μια αυξανόμενη ανάγκη για επεξεργαστές χαμηλής κατανάλωσης και υψηλής απόδοσης που μπορούν να διαχειριστούν τις απαιτήσεις αυτών των συσκευών. Ωστόσο, οι χρήσεις του είναι στην πραγματικότητα πολύ ευρύτερες από αυτό.

Παρουσιάζοντας το RISER: RISC-V για Υπηρεσίες Cloud

Η CloudSigma είναι στην ευχάριστη θέση να ανακοινώσει ότι συμμετέχει στο RISER, ένα νέο έργο έρευνας και καινοτομίας στο πλαίσιο του προγράμματος Horizon Europe, το οποίο χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Το έργο ξεκίνησε τον Ιανουάριο του 2023 και θα συνεχιστεί για τα επόμενα 3 χρόνια.

Το RISER θα αναπτύξει την πρώτη εξ ολοκλήρου ευρωπαϊκή υποδομή διακομιστών cloud RISC-V, ενισχύοντας σημαντικά τηνεμπορική πολιτική της Ευρωπαϊκής Επιτροπής για ανοικτή στρατηγική αυτονομία. Το RISER θα αξιοποιήσει και θα επικυρώσει διεπαφές υψηλής ταχύτητας ανοικτού υλικού σε συνδυασμό με ένα πλήρες περιβάλλον λειτουργικού συστήματος και σύστημα χρόνου εκτέλεσης (runtime system), επιτρέποντας την ενσωμάτωση εξαρτημάτων χαμηλής κατανάλωσης, συμπεριλαμβανομένων των τσιπ επεξεργαστών RISC-V από ταEPI και EUPILOT έργα, σε μια νέα ενεργειακά αποδοτική αρχιτεκτονική cloud.

Σχέδιο διάταξης επεξεργαστών EPI και EUPILOT

Δύο πλατφόρμες εστιασμένες στο cloud

Το έργο RISER θα αναπτύξει τις ακόλουθες δύο πλατφόρμες εστιασμένες στο cloud:

1. Μια πλατφόρμα επιταχυντή, η οποία περιλαμβάνει το Arm RHEA SoC από το EPI και μια κάρτα επιτάχυνσης PCIe που θα αναπτυχθεί στο πλαίσιο του έργου, και θα ενσωματώνει έως και τέσσερα τσιπ βασισμένα στο RISC-V από το EUPILOT.

Δομικό διάγραμμα κάρτας επιτάχυνσης PCIe

1. Μια πλατφόρμα μικροδιακομιστών, που διασυνδέει έως και δέκα πλακέτες μικροδιακομιστών που αναπτύχθηκαν όλες από το έργο, καθεμία από τις οποίες υποστηρίζει έως και τέσσερα τσιπ RISC-V σε συνδυασμό με αποθήκευση και δικτύωση υψηλής ταχύτητας. Υιοθετώντας την υπερ-σύγκλιση, η αρχιτεκτονική μικροδιακομιστών μας επιτρέπει τη χρήση κατανεμημένης αποθήκευσης και μνήμης από οποιονδήποτε επεξεργαστή στο σύστημα με χαμηλή επιβάρυνση. Τα σχέδια πλακέτας συστήματος ανοικτού κώδικα του RISER θα συνοδεύονται από υλικολογισμικό και λογισμικό συστημάτων χαμηλού επιπέδου ανοικτού κώδικα και μια αντιπροσωπευτική στοίβα λογισμικού βασισμένη στο Linux για την υποστήριξη υπηρεσιών cloud, διευκολύνοντας την υιοθέτηση και ενισχύοντας την πορεία εμπορευματοποίησης των αποτελεσμάτων του έργου.

Ενδεικτικό δομικό διάγραμμα πλακέτας Microserver

Θα αναπτυχθούν τρεις περιπτώσεις χρήσης για την αξιολόγηση και την επίδειξη των δυνατοτήτων των πλατφορμών RISER:

• Επιτάχυνση υπολογιστικών φόρτων εργασίας·
• Δικτυωμένη αποθήκευση αντικειμένων και τιμών-κλειδιών (key-value)·
• Εκτέλεση σε κοντέινερ ως μέρος ενός περιβάλλοντος IaaS διαχειριζόμενου από τον πάροχο.

Αρχιτεκτονική RISER

Η αρχιτεκτονική RISER είναι οργανωμένη σε τρία κύρια λογικά επίπεδα και σχετικά Πακέτα Εργασίας για την παροχή ενός εξ ολοκλήρου ευρωπαϊκού ολοκληρωμένου συστήματος λογισμικού και υλικού ανοικτού κώδικα και βασισμένου σε ανοικτά πρότυπα.

• Το επίπεδο Πλατφορμών Υλικού, το οποίο περιλαμβάνει μια υποδομή εξομοίωσης βασισμένη σε FPGA, έναν επιταχυντή PCIe και έναν μικροδιακομιστή.
• Το επίπεδο Λογισμικού Συστήματος, το οποίο περιλαμβάνει την απαιτούμενη υποδομή λογισμικού για την εκκίνηση και τον έλεγχο του υλικού, την πρόσβαση στα περιφερειακά του υλικού και την παροχή του περιβάλλοντος εκτέλεσης για τις εφαρμογές και υπηρεσίες cloud.
• Το επίπεδο των Περιπτώσεων Χρήσης, το οποίο περιλαμβάνει τις τρεις περιπτώσεις χρήσης που θα χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση των πλατφορμών RISER. Το RISER έχει μια άμεση πορεία αξιοποίησης προς τις σύγχρονες προτάσεις της πρόσκλησης, με την ονομασία “VITAMIN-V”, “AERO” και “OpenCUBE”, και θα σχεδιάσουμε την αρχιτεκτονική του RISER έχοντας αυτό κατά νου.

Λογικά επίπεδα της αρχιτεκτονικής RISER

Το RISER φέρνει κοντά 7 εταίρους από τη βιομηχανία και την ακαδημαϊκή κοινότητα για να αναπτύξουν και να επικυρώσουν από κοινού σχέδια ανοικτού κώδικα για πλατφόρμες συστημάτων τυποποιημένου μεγέθους (form-factor), κατάλληλες για την υποστήριξη υπηρεσιών cloud. 

Συντονιστής έργου: Μανώλης Μαραζάκης, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας – Ελλάς (FORTH)

Ιστότοπος έργου: https://www.riser-project.eu/

Κανάλι Twitter του έργου: @RiserProject