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RDMA网卡在实际环境中的应用
发布日期:2020-12-19    关键字:RDMA网卡,RDMA网卡应用
     近些年来,RDMA网卡的技术应用在全球以太网通讯市场上刮起一股旋风,特别是在阿里、腾讯等一些互联网巨头企业在服务器上大量部署RDMA网卡。2019年,据官方数据报道,天猫双11当天成交额达到2684亿元,订单创新峰值达到54.4万笔/秒,单日数据处理量达到970PB,这个惊为天人的数值出现,再一次将RDMA网卡的应用推上话题的顶峰。但是很多用户表示,看着这数据很牛逼,但是RDMA网卡到底在实际环境中是如何应用的,则是表示一脸懵逼。哈哈哈,其实对于RDMA网卡的实际应用,并没有大家想象中的那么神秘,RDMA网卡的出现,实际上是为了解决服务器端数据处理延迟而产生的,也就是说,RDMA网卡诞生的使命,就是降低CPU负荷,提高网络吞吐量,降低网络延迟。那么,在实际中,RDMA网卡到底是如何应用的,下面,就像小编带领着大家一层一层揭开RDMA网卡的神秘面纱。提到RDMA网卡,首先就不得不提RDMA是个什么东东?


一、RDMA概念


     RDMA(英文全称:Remote Direct Memory Access),意思是远程直接内存访问,这种技术是一种最早应用于高性能计算领域的网络通讯协议,目前已在数据中心逐渐普及。RDMA允许用户程序绕过操作系统内核,直接和网卡交互进行网络通信,从而提供高带宽和极小时延。所以RDMA网卡的工作原理是,与传统的TCP/CP网卡相比,RDMA网卡省略了内核(CPU)的参与,所有数据的传输直接从应用程序到达网卡。
RDMA模式工作原理

第二、RDMA三种网络协议


     目前,RDMA大体有Infiniband、RoCE、iWARP三种网络协议


     1.Infiniband是一种专为RDMA量身定做的网络协议,可以从硬件级别上保证数据传输的可靠性。虽然InfiniBand技术规格及标准规范在2000年正式发表,但InfiniBand Architecture(IBA)在集群式超级计算机上得到广泛应用的时间却是在2005年以后。发展缓慢的最大原因就是Infiniband要求从L2到L4到需要自己的专用硬件,企业成本非常高,现在做InfiniBand网络的厂商主要是Mellanox。


     2.RoCE是一个允许在以太网上执行RDMA的网络协议,很多网友认为RoCE本身的架构是InfiniBand嫁接过来的,因为RoCE较低的网络标头是以太网标头,较高的网络标头是InfiniBand标头。是Mellanox为符合市场需求推出的低成本的InfiniBand网络。RoCE网络要求有无损以太网才能实现低延迟运行,也这意味着集成到网络中的以太网交换机必须支持数据中心桥接(DCB)和优先流控制(PFC)机制,以此才能维持无损流量,但无损以太网的难点在于,在现代化的企业环境中,配置是一个复杂的流程,并且可扩展性会受到很大的局限,不过这对于财力雄厚的企业来说不是问题。


     3.iWARP 是一个允许在TCP上执行RDMA的网络协议,它的优点是能够运行在当今的标准TCP/IP网络中,只需要采购支持iWARP的网卡就可以采用RDMA,对于财务预算略低的小企业来说,尤为适用。但它的缺点就是在性能上略差于RoCE,毕竟一分价钱一分货,这个道理从古至今一直适用。

RDMA支持协议
  

第三、RDMA网卡品牌如何选择


     常言道,货比三家,对于RDMA网卡品牌选择的同样适用。纵观全球市场,现在做RDMA网卡的品牌厂商主要有三大巨头企业,分别是Marvell、intel、Mellanox,其中Marvell是收购的Qlogic品牌。对于Qlogic品牌,相信大家都不陌生,Qlogic一家拥有悠久历史的专业提供光纤通道主机适配器(HBAs)、嵌入式光纤通道交换机、堆叠式光纤通道交换机为一体的顶级高速存储网络解决方案提供商,它的产品组合一直是全球企业数据中心首选,比如IT行业中的思科、戴尔、EMC、惠普、IBM、NEC公司等都一直采用QLogic的方案。


     话说回来,我们最终应该如何选择RDMA网卡品牌厂商?且听我细细给大家分析,Mellanox的Infiniband网络是RDMA网卡性能最好的代表,可以从硬件传输上保证可靠性,但要求整个生态环境必须配备专用的硬件,成本昂贵,就这一项,已将绝大多数数据中心企业排除在门外。剩下的就只有RoCE和iWARP,intel是美国一家主要做CPU处理的公司,其最新的以太网产品系列中部分高速率网卡已支持RDMA性能,但其要求在使用RDMA网卡协议的时候,需要对相应的硬件进行升级,否则会在一定程度上影响RDMA性能,产品价格也相对较高。Marvell我们前面讲过,他是收购的Qlogic品牌,QLogic品牌在光纤通道市场拥有绝对的话语权,全球众多企业客户都采用QLogic的方案,在RDMA上,QLogic有效地做到对RoCE和iWARP不存在任何偏见,客户能够在同一个适配器上同时使用RoCE和iWARP协议,从客户的立场来说这一点非常重要。


Qlogic主控方案

第四、国内首家自主研发生产RDMA网卡厂商


     2019年,深圳市联瑞电子有限公司(以下简称:LR-LINK联瑞)与Marvell达成战略合作关系,凭借Qlogic在光纤通道的强大实力,打造专供于服务器领域的RDMA网卡。同时,LR-LINK联瑞也成为国内第一家自主研发生产RDMA网卡的厂商。LR-LINK联瑞RDMA网卡采用Qlogic主控方案,可支持RoCE、RoCE v2、iWARP功能协议,与intel X520,X710,XX710主控芯片相比,Qlogic主控方案是业界唯一可实现通用RDMA技术,并行RoCE和iWARP协议的10/25GBE网卡。

     在性能上具有低延迟,高网络吞吐量,节约CPU开销等优异特性,在研发测试中,实时迁移成本,使用RDMA网卡的CPU占有率是TCP/IP的1/4倍。在国内市场上,LR-LINK联瑞目前推出的RDMA网卡主要是双口/四口万兆网卡(型号:LRES1004PF-2SFP+,LRES1005PF-4SFP+)。未来,伴随企业领域对数据中心数据处理需求的高速飞涨LR-LINK联瑞将向25G、40G,甚至更高速率的RDMA网卡研发道路发展,致力为全球客户提供卓越性能的以太网卡解决方案。


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