نیٹ ورک انٹرفیس کارڈ (NIC)

آپ کے سرور میں 100G پورٹس ہیں، لیکن آپ کا NIC صرف 10G کو سپورٹ کرتا ہے۔ مبارک ہو - آپ نے ابھی بینڈوڈتھ کے لیے ادائیگی کی ہے جسے آپ کبھی استعمال نہیں کریں گے۔ نیٹ ورک انٹرفیس کارڈ جدید نیٹ ورک ڈیزائن میں سب سے زیادہ نظر انداز کی جانے والی رکاوٹ ہے۔ جب کہ انجینئرز سوئچ فیبرک اور ٹرانسیور کے چشموں کا جنون رکھتے ہیں، NIC خاموشی سے اصل تھرو پٹ کا تعین کرتا ہے جس کو ہر سرور آگے بڑھا سکتا ہے۔ یہ گائیڈ بنیادی تعریفوں سے آگے بڑھ کر وضاحت کرتا ہے کہ NICs کیسے کام کرتے ہیں، کون سی قسمیں موجود ہیں، اور - انتہائی اہم طور پر - اپنے NIC کو دائیں سے کیسے ملایا جائے۔ٹرانسیور, ڈی اے سی کیبل، یااے او سیزیادہ سے زیادہ کارکردگی کے لئے.

 

 

نیٹ ورک انٹرفیس کارڈ کیا ہے؟

نیٹ ورک انٹرفیس کارڈ (NIC)، جسے نیٹ ورک اڈاپٹر یا نیٹ ورک انٹرفیس کنٹرولر بھی کہا جاتا ہے، وہ ہارڈ ویئر ہے جو سرور، ورک سٹیشن، یا اسٹوریج ڈیوائس کو نیٹ ورک سے جوڑتا ہے۔ یہ میزبان سسٹم کے اندر ڈیٹا اور تار یا فائبر پر سگنلز کے درمیان تبدیلی کو سنبھالتا ہے - فریم انکیپسولیشن اور چیکسم تصدیق سے لے کر ہینڈلنگ اور ڈی ایم اے کی منتقلی میں رکاوٹ تک ہر چیز کا انتظام کرتا ہے۔

ہر NIC کا ایک منفرد MAC ایڈریس ہوتا ہے جو اس کے فرم ویئر میں جلایا جاتا ہے، جو لیئر 2 نیٹ ورک پر ڈیوائس کی شناخت کے طور پر کام کرتا ہے۔ ابتدائی NICs کو اسٹینڈ ایلون PCI توسیعی کارڈ کے طور پر بھیج دیا گیا۔ آج، زیادہ تر صارفین پی سی بنیادی 1G کنیکٹیویٹی کے لیے LAN-on-مدر بورڈ (LOM) چپ کا استعمال کرتے ہیں۔ لیکن ڈیٹا سینٹرز اور انٹرپرائز ماحول میں، وقف شدہ NIC کارڈز ضروری رہتے ہیں کیونکہ جہاز کے کنٹرولرز آسانی سے تھرو پٹ، آف لوڈنگ کی صلاحیت، یا بندرگاہ کی کثافت فراہم نہیں کر سکتے جس کا جدید کام کے بوجھ کا تقاضا ہے۔

 

 

NIC دراصل کیسے کام کرتا ہے: "بھیجیں اور وصول کریں" سے آگے

درسی کتاب کی وضاحت - "NICs ڈیٹا کو فریموں میں سمیٹتے ہیں اور انہیں بھیجتے ہیں" - تکنیکی طور پر درست ہے لیکن اس سے محروم ہے جو NIC کو قیمتی بناتی ہے۔ یہاں یہ ہے کہ ایک جدید سرور NIC میں ہڈ کے نیچے کیا ہوتا ہے:

 

فریم پروسیسنگ

ٹرانسمٹ سائیڈ پر، NIC OS نیٹ ورک اسٹیک سے ڈیٹا لیتا ہے، ایتھرنیٹ ہیڈرز اور CRC چیکسم کو شامل کرتا ہے، پھر اسے برقی یا آپٹیکل سگنلز میں سیریلائز کرتا ہے۔ ریسیو سائیڈ پر، یہ سی آر سی کی تصدیق کرتے ہوئے اور پے لوڈ کو میزبان کو منتقل کرنے سے پہلے ہیڈر کو اتار کر عمل کو الٹ دیتا ہے۔

 

آف لوڈ انجن

یہ وہ جگہ ہے جہاں NICs اپنا رکھ رکھاؤ حاصل کرتے ہیں۔ جدید NICs آف لوڈ ٹاسک جو دوسری صورت میں CPU سائیکلوں کو استعمال کریں گے: TCP/UDP چیکسم کمپیوٹیشن، TCP سیگمنٹیشن آف لوڈ (TSO)، بڑی وصولی آف لوڈ (LRO)، اور سائڈ اسکیلنگ (RSS) وصول کرتے ہیں جو آنے والی ٹریفک کو متعدد CPU کوروں میں تقسیم کرتا ہے۔ ان آف لوڈز کے بغیر، ایک 25G NIC صرف پیکٹوں پر کارروائی کرنے والے CPU کور کو سیر کر سکتا ہے۔

 

ڈی پی ڈی کے کے ساتھ کرنل بائی پاس

یہاں تک کہ ہارڈویئر آف لوڈز کے ساتھ، OS کرنل کا نیٹ ورک اسٹیک انتہائی پیکٹ ریٹ پر اوور ہیڈ متعارف کراتا ہے۔ NICs جو DPDK (ڈیٹا پلین ڈیولپمنٹ کٹ) کو سپورٹ کرتے ہیں، ایپلی کیشنز کو دانا کو مکمل طور پر نظرانداز کرتے ہوئے، صارف کی جگہ سے براہ راست پیکٹ پڑھنے اور لکھنے کی اجازت دیتے ہیں۔ یہ فی-پیکٹ لیٹینسی ملی سیکنڈز سے سنگل-ڈیجٹ مائیکرو سیکنڈز میں گرتا ہے - اعلی-فریکوئنسی ٹریڈنگ، 5G صارف-ہوائی جہاز کے فنکشنز، اور NFV ورک لوڈز پشنگ لائن- کی شرح 100G لنکس پر۔

 

ڈی ایم اے اور انٹرپٹ کولسنگ

CPU ہر پیکٹ کو کاپی کرنے کے بجائے، NIC براہ راست سسٹم RAM میں فریم لکھنے کے لیے ڈائریکٹ میموری ایکسیس کا استعمال کرتا ہے۔ انٹرپٹ کولسنگ کو ایک سے زیادہ پیکٹ ایونٹس کو ایک سی پی یو انٹرپٹ میں گروپ کرتا ہے، جس سے اعلی پیکٹ ریٹ پر اوور ہیڈ کو ڈرامائی طور پر کم کیا جاتا ہے۔

 

ورچوئلائزیشن سپورٹ

ورچوئلائزڈ ماحول میں، SR-IOV (سنگل روٹ I/O ورچوئلائزیشن) ایک ہی فزیکل NIC کو متعدد ورچوئل فنکشنز پیش کرنے دیتا ہے، ہر ایک کو براہ راست VM کو تفویض کیا جاتا ہے۔ یہ ہائپر وائزر کے ورچوئل سوئچ کو مکمل طور پر نظرانداز کرتا ہے، ورچوئل مشینوں کو میٹل نیٹ ورک کی کارکردگی کے قریب-ننگے-ڈیلیور کرتا ہے۔

 

 

این آئی سی کی اقسام: ایک عملی درجہ بندی

 

انٹرفیس کی قسم کے لحاظ سے - یہ وہ چیز ہے جو آپ کی کیبلنگ کا تعین کرتی ہے۔

این آئی سی پورٹ کی قسم	کنیکٹر	میڈیا	عام رفتار	زیادہ سے زیادہ فاصلہ
RJ45 (بیس-T)	آر جے 45	Cat5e/Cat6/Cat6a کاپر	1G / 2.5G / 5G / 10G	100m
SFP+	ایل سی ڈوپلیکس	10G SFP+ ٹرانسیوریا 10 جیڈی اے سی کیبلز	10G	80 کلومیٹر (فائبر) / 7m (DAC)
ایس ایف پی 28	ایل سی ڈوپلیکس	25G SFP28 ٹرانسیوریا 25G DAC	25G	40 کلومیٹر (فائبر) / 5m (DAC)
QSFP+	ایم پی او یا ایل سی	40G QSFP+ ٹرانسیور	40G	40 کلومیٹر (فائبر) / 7m (DAC)
QSFP28	ایم پی او یا ایل سی	100G QSFP28 ٹرانسیوریا 100 جیڈی اے سی کیبلز	100G	80 کلومیٹر (فائبر) / 5m (DAC)
QSFP-DD	ایم پی او یا ایل سی	400G QSFP-DD ٹرانسیور	400G	10 کلومیٹر+ (فائبر)

یہ کیوں اہم ہے:NIC پورٹ کی قسم یہ بتاتی ہے کہ آپ کون سے ٹرانسیور اور کیبلز استعمال کر سکتے ہیں۔ ڈوئل-پورٹ SFP28 NIC کا انتخاب آپ کو SFP28 ایکو سسٹم میں بند کر دیتا ہے -25G SFP28 آپٹیکل ماڈیولز، SFP28ڈی اے سی کیبلز، یا SFP28AOC کیبلز. غلط انتخاب کریں، اور آپ اڈیپٹر خرید رہے ہوں گے یا کارڈ بدل رہے ہوں گے۔

 

ایم پی او بمقابلہ ایل سی کنیکٹر پر ایک نوٹ:QSFP+ اور QSFP28 بندرگاہوں پر "SR4" کا لیبل لگا ہوا متوازی آپٹکس - 10G یا 25G کی چار لین کو بیک وقت منتقل کیا جاتا ہے۔ اس کی ضرورت ہے۔MPO/MTP-12 پیچ کورڈز8 یا 12 فائبر کور کے ساتھ، معیاری ڈوپلیکس نہیں۔ایل سی کیبلزSFP+ یا SFP28 ماڈیولز کے ذریعے استعمال کیا جاتا ہے۔ اگر آپ پہلی بار 40G یا 100G SR4 آپٹکس تعینات کر رہے ہیں، تو آپ کا موجودہ دو-فائبر پیچ پینل انفراسٹرکچر MPO ٹرنک کیبلنگ اور کیسٹس کے لیے - پلان پر کام نہیں کرے گا۔

 

بذریعہ بس انٹرفیس - PCIe جنریشن معاملات

تمام جدید سرور NICs PCIe استعمال کرتے ہیں۔ لیکن PCIe جنریشن اور لین کی چوڑائی نے تھرو پٹ پر سخت حد مقرر کی ہے۔

• PCIe 3.0 x8:~64 Gbps - دوہری-پورٹ 25G یا سنگل-پورٹ 40G کے لیے کافی
• PCIe 3.0 x16:~128 Gbps - سنگل-پورٹ 100G کے لیے کافی
• PCIe 4.0 x16:~256 Gbps - دوہری-پورٹ 100G یا سنگل-پورٹ 200G کے لیے درکار ہے
• PCIe 5.0 x16:~512 Gbps - 400G NICs کو فعال کرتا ہے۔

PCIe 3.0 x8 سلاٹ میں پلگ کیا ہوا 100G NIC جسمانی طور پر 100G فراہم نہیں کر سکتا۔ خریدنے سے پہلے ہمیشہ اپنے سرور کی PCIe سلاٹ جنریشن اور چوڑائی کی تصدیق کریں۔

 

بذریعہ فارم فیکٹر - OCP NIC 3.0 نیا ڈیفالٹ ہے۔

کارڈز میں روایتی PCIe کا اضافہ-اب بھی انٹرپرائز سرورز پر حاوی ہے، لیکن ہائپر اسکیل ڈیٹا سینٹرز بڑی حد تک OCP NIC 3.0 معیار (سمال فارم فیکٹر اور لارج فارم فیکٹر دونوں) پر چلے گئے ہیں۔ OCP NICs معیاری PCIe توسیعی سلاٹ پر قبضہ کرنے کے بجائے سرور مدر بورڈ پر ایک وقف میزانائن سلاٹ میں پلگ ان کرتے ہیں۔ فوائد اہم ہیں: سرور کو پاور ڈاؤن کیے بغیر گرم-سواپ کی صلاحیت، این آئی سی پر براہ راست ہوا کے بہاؤ کے ساتھ بہتر تھرمل ڈیزائن، اور CPU کے لیے ایک چھوٹا برقی راستہ جو 100G+ رفتار پر سگنل کی سالمیت کے خدشات کو کم کرتا ہے۔ اگر آپ کا سرور پلیٹ فارم OCP 3.0 - کو سپورٹ کرتا ہے اور بڑے ODMs کے جدید ترین ڈیزائن - کرتے ہیں تو یہ 100G اور 200G NIC کی تعیناتیوں کے لیے آپ کا پہلا انتخاب ہونا چاہیے۔

 

ذہانت کی سطح کے مطابق

معیاری NICsہارڈ ویئر آف لوڈ کے ساتھ بنیادی پیکٹ پروسیسنگ کو ہینڈل کریں۔ زیادہ تر انٹرپرائز اور ڈیٹا سینٹر ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہے۔

اسمارٹ این آئی سیایک پروگرام ایبل ڈیٹا پروسیسنگ یونٹ (DPU) شامل کریں جو فائر وال رولز، انکرپشن، لوڈ بیلنسنگ، اور ٹیلی میٹری کو براہ راست NIC پر لاگو کر سکتا ہے، ہوسٹ CPU کور کو ایپلیکیشن ورک بوجھ کے لیے آزاد کر سکتا ہے۔ کلاؤڈ انفراسٹرکچر میں جہاں ہر CPU کور کو منیٹائز کیا جاتا ہے، SmartNICs اپنے لیے ایسے کوروں پر دوبارہ دعوی کرتے ہوئے ادائیگی کرتے ہیں جو دوسری صورت میں OVS یا IPsec کو چلائیں گے۔

RDMA NICs (RNICs)ریموٹ ڈائریکٹ میموری ایکسیس پروٹوکول جیسے RoCEv2 یا iWARP کو ​​سپورٹ کرتا ہے، سرور-کو-سرور میموری کی منتقلی کو واحد-ڈیجیٹ مائیکرو سیکنڈ لیٹینسی کے ساتھ فعال کرتا ہے۔ NVIDIA H100 یا A100 ایکسلریٹر کے ارد گرد بنائے گئے GPU ٹریننگ کلسٹرز میں، RDMA NICs اختیاری نہیں ہیں - وہ ریڑھ کی ہڈی ہیں۔ ہر GPU نوڈ کو 200G یا 400G RDMA کنیکٹیویٹی کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ تمام-گریڈینٹ سنکرونائزیشن کو تربیتی رکاوٹ بننے سے روکا جا سکے۔ AI کے علاوہ، RDMA NICs HPC کے کام کے بوجھ اور NVMe-oF چلانے والے اسٹوریج سسٹمز کے لیے یکساں طور پر اہم ہیں، جہاں کرنل-بائی پاس ڈیٹا پاتھ اسٹوریج تک رسائی میں تاخیر کو 10× تک کم کرتے ہیں۔

 

 

صحیح NIC کا انتخاب کیسے کریں: ایک فیصلہ سازی کا فریم ورک

مرحلہ 1 - اپنی رفتار کی ضرورت کی وضاحت کریں۔اسے اپنے سوئچ اپ لنک کی صلاحیت سے جوڑیں، نہ کہ آپ کی اعلیٰ نظریاتی ضرورت سے۔ اگر آپ کے ToR سوئچ میں 25G سرور-درگاہوں کا سامنا ہے، تو 25G NIC صحیح انتخاب ہے - نہ کہ 10G (بہت سست) یا 100G (ضائع)۔

مرحلہ 2 - اپنے انٹرفیس کی قسم منتخب کریں۔5 میٹر سے کم کے اندر-ریک کنکشنز کے لیے، اپنے NIC کو a کے ساتھ جوڑیں۔ڈی اے سی کیبلسب سے کم قیمت اور تاخیر کے لیے۔ 100 میٹر تک انٹر ریک لنکس کے لیے، ایک استعمال کریں۔AOC کیبلیا ایک مختصر-ریچ ٹرانسیور کے ساتھایل سی فائبر پیچ کورڈ. بلڈنگ-سے-بلڈنگ یا کیمپس لنکس کے لیے، ایک لمبی-پہنچ کا استعمال کریںآپٹیکل ٹرانسیور- جیسے کہ a100G QSFP28 LR4 ماڈیولسنگل-موڈ فائبر اور کے ساتھایم پی او/ایم ٹی پی پیچ کورڈز.

مرحلہ 3 - PCIe مطابقت کی تصدیق کریں۔اپنے سرور کی دستیاب PCIe سلاٹ جنریشن اور لین کی چوڑائی NIC کی ضروریات کے مطابق چیک کریں۔

مرحلہ 4 - آف لوڈ کی ضروریات کا اندازہ کریں۔درجنوں VMs کے ساتھ ورچوئلائزیشن چلا رہے ہیں؟ SR-IOV سپورٹ کو ترجیح دیں۔ AI ٹریننگ کلسٹر؟ RDMA کی اہلیت غیر-مذاکرات کے قابل ہے۔ کلاؤڈ-مقامی مائیکرو سروسز؟ قابل پروگرام پائپ لائن کے ساتھ ایک SmartNIC CPU کور کو بچاتا ہے۔

مرحلہ 5 - دوہری-پورٹ فالتو پن کا منصوبہ بنائیں۔پروڈکشن سرورز کے پاس ہمیشہ لنک ایگریگیشن (LACP) یا فعال-اسٹینڈ بائی فیل اوور کے لیے کم از کم دو NIC پورٹس ہونے چاہئیں۔ دوہری-پورٹ NICs دو سنگل-پورٹ کارڈز سے زیادہ جگہ-موثر ہیں۔

 

 

NIC کی عام غلطیاں (اور ان سے کیسے بچنا ہے)

ڈیٹا سینٹر کے استعمال کے لیے 10G RJ45 NIC خریدنا۔10GBASE-T NICs SFP+ NICs کے مقابلے فی پورٹ 2–5W زیادہ پاور استعمال کرتے ہیں اور نمایاں طور پر زیادہ حرارت پیدا کرتے ہیں۔ 40 سرورز والے ریک میں، یہ 80-200W غیر ضروری تھرمل بوجھ ہے۔ استعمال کریں۔10G SFP+ ٹرانسیوراس کے بجائے SFP+ NICs کے ساتھ۔

فرم ویئر اور ڈرائیور اپ ڈیٹس کو نظر انداز کرنا۔NIC فرم ویئر کی خرابیاں خاموش پیکٹ ڈراپ، CRC کی خرابیاں، اور کارکردگی میں کمی کا باعث بنتی ہیں۔ وینڈرز اہم فرم ویئر پیچ جاری کرتے ہیں جو اکثر لاگو نہیں ہوتے ہیں کیونکہ NIC "ایسا لگتا ہے کہ ٹھیک کام کر رہا ہے۔"

NIC کی رفتار اور سوئچ پورٹ کی رفتار سے مماثل نہیں۔10G سوئچ پورٹ سے منسلک ایک 25G NIC خودکار طور پر-10G پر بات چیت کرے گا - لیکن کچھ NICs اسے خراب طریقے سے ہینڈل کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں لنک فلاپنگ یا CRC کی خرابیاں پیدا ہوتی ہیں۔ ہمیشہ رفتار کی مطابقت کی تصدیق کریں یا مماثل سامان استعمال کریں۔

 

 

اکثر پوچھے گئے سوالات

NIC اور LOM میں کیا فرق ہے؟

ایک LOM (LAN on Motherboard) ایک بنیادی نیٹ ورک کنٹرولر ہے جو سرور مدر بورڈ میں ضم ہوتا ہے، عام طور پر 1G یا 10G بیس-T کنیکٹیویٹی پیش کرتا ہے۔ ایک وقف شدہ NIC کارڈ تیز رفتار (25G–400G)، اعلی درجے کی آف لوڈز جیسے SR-IOV، اور فائبر کے ساتھ استعمال کے لیے آپٹیکل انٹرفیس کے اختیارات فراہم کرتا ہے۔ٹرانسسیوراورڈی اے سی/AOC کیبلز.

کیا میں اپنے NIC میں تھرڈ پارٹی ٹرانسیور-استعمال کر سکتا ہوں؟

جی ہاں Intel، Mellanox/NVIDIA، اور Broadcom سے زیادہ تر NICs MSA-مطابق تیسرے-پارٹی کو قبول کرتے ہیںآپٹیکل ٹرانسیور. تاہم، کچھ NIC فرم ویئر مطابقت کے انتباہات دکھا سکتے ہیں۔ معروف سپلائرز صاف آپریشن کو یقینی بنانے کے لیے مخصوص NIC برانڈز کے لیے کوڈ شدہ ٹرانسیور فراہم کرتے ہیں۔

AI اور مشین لرننگ ورک بوجھ کے لیے مجھے کس NIC رفتار کی ضرورت ہے؟

GPU ٹریننگ کلسٹرز (NVIDIA H100، A100، یا اسی طرح) کے لیے، ہر نوڈ کو عام طور پر ضرورت ہوتی ہے200Gیا 400G RDMA-قابل NICs (RoCEv2) نیٹ ورک کو رکاوٹ بننے سے روکنے کے لیے تمام-گریڈینٹ سنکرونائزیشن کو کم کریں۔ انفرنس سرونگ ورک بوجھ کم مانگتے ہیں اور ماڈل سائز اور درخواست کے تھرو پٹ کے لحاظ سے اکثر 25G–100G پر کام کر سکتے ہیں۔ ٹریننگ NICs کے ساتھ جوڑیں۔400G QSFP-DD ماڈیولزریڑھ کی ہڈی کے کنکشن کے لیے، یا استعمال کریں۔100G QSFP28 ٹرانسیورچھوٹے کلسٹرز میں لیف-سے-سرور لنکس کے لیے۔

کیا ایک SmartNIC اضافی قیمت کے قابل ہے؟

کلاؤڈ فراہم کنندگان اور بھاری نیٹ ورک ورچوئلائزیشن چلانے والے بڑے اداروں کے لیے، ہاں - SmartNICs ورچوئل سوئچنگ، سیکیورٹی، اور ٹیلی میٹری فنکشنز کو آف لوڈ کرکے فی سرور 4–8 CPU کور دوبارہ حاصل کرسکتے ہیں۔ اعتدال پسند ورچوئلائزیشن کے ساتھ ایک معیار پر-پریمیسس تعیناتی کے لیے، SR-IOV سپورٹ کے ساتھ ایک معیاری NIC عام طور پر کافی ہوتا ہے۔

میں NIC کو فائبر آپٹک کیبلنگ سے کیسے جوڑ سکتا ہوں؟

SFP+، SFP28، QSFP28، یا QSFP کے ساتھ NICs-DD پورٹس کو مماثلت کی ضرورت ہوتی ہے۔آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیولفائبر کے ساتھ انٹرفیس کرنے کے لئے. ٹرانسیور کو NIC پورٹ میں داخل کریں، پھر مناسب کو جوڑیں۔فائبر patchcord - ایل سی ڈوپلیکسSFP-قسم کی بندرگاہوں کے لیے،ایم پی او/ایم ٹی پیمتوازی QSFP-قسم آپٹکس کے لیے۔ ریک کے اندر مختصر-فاصلے کے لنکس کے لیے، aڈی اے سی کیبلٹرانسیور اور فائبر دونوں کی ضرورت کو ختم کرتا ہے۔