RoCE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方式

在數(shù)據(jù)為王的時(shí)代，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求更加嚴(yán)苛。然而傳統(tǒng)的TCP / IP以太網(wǎng)連接占用了大量的CPU資源，并且需要額外的數(shù)據(jù)處理，已無法再滿足當(dāng)前更快、更高效和可擴(kuò)展性的網(wǎng)絡(luò)需求。在這種情況下，RoCE（RDMA over Converged Ethernet ）走進(jìn)了人們的視野。

什么是RDMA？

RDMA（遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存取）就是為了解決網(wǎng)絡(luò)傳輸中服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理的延遲而產(chǎn)生的，無需使用CPU，就可以從一個(gè)主機(jī)或服務(wù)器的內(nèi)存直接訪問另一主機(jī)或服務(wù)器的內(nèi)存。它釋放了CPU去執(zhí)行其應(yīng)做的工作，比如運(yùn)行應(yīng)用程序和處理大量數(shù)據(jù)。這既提高了帶寬又降低了延遲、抖動(dòng)和 CPU 消耗。

RDMA技術(shù)

因此，RDMA可以簡單理解為利用相關(guān)的硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，服務(wù)器1的網(wǎng)卡可以直接讀寫服務(wù)器2的內(nèi)存，最終達(dá)到高帶寬、低延遲和低資源利用率的效果。

如下圖所示，應(yīng)用程序不需要參與數(shù)據(jù)傳輸過程，只需要指定內(nèi)存讀寫地址，開啟傳輸并等待傳輸完成即可。

目前，大致有三類RDMA網(wǎng)絡(luò)，分別是Infiniband、RoCE、iWARP。其中，Infiniband是一種專為RDMA設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)，從硬件級(jí)別保證可靠傳輸 ，而RoCE 和 iWARP都是基于以太網(wǎng)的RDMA技術(shù)，支持相應(yīng)的verbs接口。

什么是RoCE？

• 低CPU占用率：訪問遠(yuǎn)程交換機(jī)或服務(wù)器的內(nèi)存，無需消耗遠(yuǎn)程服務(wù)器上的CPU周期，從而可以充分利用可用帶寬和更高的可伸縮性。
• 零復(fù)制：向遠(yuǎn)程緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。
• 高效：由于RoCE改善了延遲和吞吐量，網(wǎng)絡(luò)性能得到了很大提高。
• 節(jié)省成本：借助RoCE，無需購買新設(shè)備或更換以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施即可處理大量數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了公司的資本支出。

關(guān)于RoCE的常見問題

• Infiniband，支持RDMA的新一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。由于這是一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此需要支持該技術(shù)的NIC和交換機(jī)。
• RoCE，一個(gè)允許在以太網(wǎng)上執(zhí)行RDMA的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。其較低的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)頭是以太網(wǎng)標(biāo)頭，其較高的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)頭（包括數(shù)據(jù)）是InfiniBand標(biāo)頭。這支持在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施(交換機(jī))上使用RDMA。只有網(wǎng)卡應(yīng)該是特殊的，支持RoCE。
• iWARP，一個(gè)允許在TCP上執(zhí)行RDMA的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。IB和RoCE中存在的功能在iWARP中不受支持。這支持在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施(交換機(jī))上使用RDMA。只有網(wǎng)卡應(yīng)該是特殊的，并且支持iWARP(如果使用CPU卸載)，否則所有iWARP堆棧都可以在軟件中實(shí)現(xiàn)，并且喪失了大部分RDMA性能優(yōu)勢(shì)。

結(jié)論

在數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行RDMA，可以減輕數(shù)據(jù)移動(dòng)的負(fù)擔(dān)，并為應(yīng)用程序提供更高的CPU資源可用性。RoCE協(xié)議可以從RDMA的功能中受益，而無需更改其網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。通過減少以太網(wǎng)延遲和CPU開銷，RoCE可以提高搜索、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫和高事務(wù)處理率應(yīng)用程序的性能。通過提高CPU效率和應(yīng)用程序性能，RoCE可以減少所需的服務(wù)器數(shù)量，從而節(jié)省能源，并減少基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心的占用空間。

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重發(fā)：終極版服務(wù)器基礎(chǔ)知識(shí)（附PDF下載）

https://community.fs.com/blog/roce-rdma-over-converged-ethernet.html

RDMA技術(shù)原理分析、主流實(shí)現(xiàn)對(duì)比和解析

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