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RDMA四个发展阶段的技术特点


2023-08-09
支持RDMA的协议特点
IB1) 建设成本高昂,服务器需要专用的IB网卡,专用的IB交换机搭建专用网络,一般是普通网络设备的五到十倍,只有在金融、期货交易等环境中才会考虑使用;
2) 网络基础设施增多使相应的配套设施增加,如线缆、模块、监控、环动、电耗等;
3) InfiniBand网络具备高带宽、无丢包、配置和运维简单等优势;
4) InfiniBand交换机的延迟始终低于以太网交换机,一种特定类型的以太网交换机的端口到端口延迟为230ns,而具有相同端口数量的InfiniBand交换机的端口到端口延迟为100ns。
iWARP1) iWARP协议较复杂,包含DDP、MPA和RDMAP三层子协议;
2) 基于TCP提供可靠的服务,但拥塞控制机制复杂,重传机制导致时延增大;
3) TCP需建立连接,工作效率低,且只能适用于点到点的场景,不适合多播场景;
4) 在大规模数据中心和大规模应用程序的场景中,大量的TCP连接会占用较多的系统资源(TCP流量将导致接近100%的CPU资源被占用),影响网络扩展性和性能;
5) iWARP与传统TCP流共享协议号空间,因此需要使用上下文状态来确定数据包是否为iWARP,增加处理延时;
6) iWARP是一个全新的协议,所以服务器网卡需要支持该协议;
7) 未被市场广泛采用,且目前只有Chelsio一家供应商的产品支持iWARP。
RoCEv11) RoCEv1承载于以太网之上,大幅度降低数据中心网络建设成本;
2) RDMA只能在同一以太网广播域中通信,可伸缩性受限;
3) RoCEv1依赖无损以太网,保障RDMA的低时延、零丢包和高可靠;
4) 无损以太网配置较IB网络更加复杂,运维也更加复杂。
RoCEv21) 引入IP解决了网络扩展性问题,可以在三层间路由;引入UDP解决负载均衡的问题,提高网络利用率;
2) RoCEv2依赖无损以太网,并定义了拥塞控制协议ECN,保障低时延、零丢包和高可靠;
3) UDP是无连接的,高效,具有较好的实时性,且支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信;
4) UDP具有较少的开销,占用较少的系统资源,网络扩展性和性能不受影响;
5) 根据UDP端口号可以快速识别RoCE流,处理时延低。

通过对支持RDMA网络协议的分析,将三种技术的特点归纳为性能、延时、成本、可靠性、稳定性、配置/运维复杂度以及支持厂商等几个市场比较关心的点进行优劣势对比,更加简明、直观,如表2所示:

优劣势对比

特性IBiWARPRoCEv1RoCEv2
标准组织IBTAIETFIBTAIBTA
L2/L3网络环境IB专网L3TCP/IP以太网L3以太网L2UDP/IP以太网L3
交互场景一对一,一对多,多对一,多对多一对一一对一,一对多,多对一,多对多一对一,一对多,多对一,多对多
性能(吞吐率)
延时
成本
可靠性/稳定性
CPU占用率
配置/运维简单中等较复杂较复杂
支持厂商IBM/Microsoft/Intel/Wintel/HP/Dell/Sun等70多家,目前已所剩无几Intel/Chelsio等Mellanox/Emulex/Broadcom/QLogic/Cavium/Huawei/ATTO Technology等
Marvel/Microsoft/Linux/Kazan等两个都支持

传统模式 与RDMA模式对比图通过上述对比得出,RoCE相对于iWARP有着明显的优势,因此RoCE被很多主流厂商的方案所支持,成为该领域的发展方向。而在RoCE流量的传输中,网络的传输性能和质量直接影响了RDMA应用的体验,承载RoCE流量的以太网的建设就变得非常重要。

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