في السنوات الأخيرة، تسبب التطبيق التكنولوجي لبطاقات شبكة RDMA في زوبعة في سوق اتصالات الإيثرنت العالمية. وعلى وجه الخصوص، قامت بعض شركات الإنترنت العملاقة مثل علي وتينسنت وإنسبور وسوبر مايكرو ولينوفو وغيرها من عمالقة الإنترنت بنشر عدد كبير منRDMA بطاقات الشبكة على خوادمها. في عام 2019، وفقًا لتقارير البيانات الرسمية، وصل حجم التداول اليومي لـ Tmall في عام 2019 إلى 268.4 مليار يوان، وبلغت ذروة ابتكار الطلبات 544,000 معاملة في الثانية، ووصل حجم معالجة البيانات في يوم واحد إلى 970 مليار يوان. ظهرت هذه القيمة الصادمة مرة أخرى. دفع تطبيق بطاقة الشبكة RDMA الموضوع إلى القمة.

ومع ذلك، قال العديد من المستخدمين إن النظر إلى هذه البيانات أمر مثير للإعجاب للغاية، ولكن كيفية استخدام بطاقة شبكة RDMA في البيئة الفعلية أمر غامض. في الواقع، التطبيق الفعلي لبطاقات شبكة RDMA ليس غامضاً كما يعتقد الجميع. إن ظهور بطاقات شبكة RDMA هو في الواقع لحل مشكلة تأخر معالجة البيانات من جانب الخادم. بمعنى آخر، تتمثل مهمة بطاقة الشبكة RDMA في تقليل حمل وحدة المعالجة المركزية. وتحسين إنتاجية الشبكة وتقليل التأخير في الشبكة.

1 حول RDMA

RDMA (الاسم: الوصول المباشر للذاكرة عن بُعد)، والذي يعني الوصول المباشر للذاكرة عن بُعد، هو بروتوكول اتصال شبكي تم تطبيقه لأول مرة في مجال الحوسبة عالية الأداء، وأصبح شائعًا تدريجيًا في مراكز البيانات. يسمح RDMA لبرامج المستخدم بتجاوز نواة نظام التشغيل (وحدة المعالجة المركزية) والتفاعل مباشرةً مع بطاقة الشبكة للاتصال بالشبكة، وبالتالي توفير نطاق ترددي عالٍ وزمن وصول صغير للغاية. لذلك، فإن مبدأ عمل بطاقة شبكة RDMA هو أنه بالمقارنة مع بطاقة شبكة TCP/CP التقليدية، فإن بطاقة شبكة RDMA تغفل مشاركة النواة (وحدة المعالجة المركزية)، ويتم نقل جميع البيانات مباشرةً من التطبيق إلى بطاقة الشبكة.

2 ثلاثة بروتوكولات شبكة RDMA

حاليًا، لدى RDMA بشكل عام ثلاثةبروتوكولات الشبكة: Infiniband، و RoCE، و iWARP

1. إن Infiniband هو بروتوكول شبكة مصمم خصيصاً لـ RDMA، والذي يمكن أن يضمن موثوقية نقل البيانات من مستوى الأجهزة. وعلى الرغم من نشر المواصفات الفنية والمواصفات القياسية لـ InfiniBand رسميًا في عام 2000، إلا أن بنية InfiniBand (IBA) استخدمت على نطاق واسع على الحواسيب الفائقة العنقودية بعد عام 2005. والسبب الأكبر لبطء التطوير هو أن Infiniband تتطلب أجهزة مخصصة خاصة بها من L2 إلى L4. تكلفة المؤسسة مرتفعة للغاية. الآن الشركة المصنعة الرئيسية لشبكة InfiniBand هي شركة Mellanox.

2. RoCE هو بروتوكول شبكة يسمح بتنفيذ RDMA على الإيثرنت. يمكن تقسيمه إلى RoCE v1 و RoCE v2. يعتقد العديد من مستخدمي الإنترنت أن بنية RoCE نفسها مطعمة من InfiniBand، لأن رأس الشبكة السفلي لـ RoCE هو رأس Ethernet، ورأس الشبكة الأعلى هو رأس InfiniBand. وهي شبكة InfiniBand منخفضة التكلفة أطلقتها شركة Mellanox (تدعم RoCE v1) لتلبية الطلب في السوق.

تتطلب شبكات RoCE إيثرنت بدون خسارة لتحقيق تشغيل منخفض الكمونات، مما يعني أن محولات الإيثرنت المدمجة في الشبكة يجب أن تدعم آليات تجسير مركز البيانات (DCB) وآليات التحكم في تدفق الأولوية (PFC) من أجل الحفاظ على حركة مرور بدون خسارة. ومع ذلك، تكمن صعوبة الإيثرنت الخالية من الضياع في أن التهيئة في بيئة المؤسسات الحديثة عملية معقدة، وستكون قابلية التوسع محدودة إلى حد كبير، ولكن هذه ليست مشكلة بالنسبة للشركات التي لديها موارد مالية قوية. ثانياً، يمكن لـ RoCE استخدام بطاقة الشبكة مباشرة لخوادم الحامل أو المضيفين.

3. iWARP هو بروتوكول شبكة يسمح بتنفيذ RDMA على TCP. ميزته أنه يمكن تشغيله في شبكة TCP/IP القياسية الحالية. يمكن استخدام RDMA فقط من خلال شراء بطاقة شبكة تدعم iWARP. بالنسبة لمن لديهم ميزانية مالية أقل قليلاً فهي مناسبة بشكل خاص للمؤسسات. لكن عيبه هو أنه أسوأ قليلاً من RoCE في الأداء. ففي النهاية، تحصل على ما تدفع مقابله. تم تطبيق هذا المبدأ منذ القدم.

3، كيفية اختيار العلامة التجارية لبطاقة الشبكة RDMA

كما يقول المثل، تسوّق، ينطبق الأمر نفسه على اختيار العلامات التجارية لبطاقات شبكة RDMA. بالنظر إلى السوق العالمية، هناك الآن ثلاث علامات تجارية رئيسية لمصنعي بطاقات الشبكة RDMA، وهي Marvell وIntel وMellanox. ومن بين هذه العلامات التجارية، مارفيل هي العلامة التجارية Qlogic التي تم الاستحواذ عليها، وميلانوكس التي استحوذت عليها NVIDIA.

كيف نختار الشركات المصنعة للعلامة التجارية على بطاقات شبكة RDMA؟ أولاً وقبل كل شيء، نحن نعلم أن شبكة Mellanox's Infiniband هي أفضل ممثل لأداء بطاقة شبكة RDMA. يمكن أن تضمن الموثوقية من نقل الأجهزة، ولكنها تتطلب أن تكون البيئة البيئية بأكملها مجهزة بأجهزة مخصصة. على الرغم من أنه تم الآن إصدار بطاقات شبكة RDMA التي تدعم الإيثرنت، إلا أن بطاقة شبكة RDMA هذه تدعم فقط RoCE v1، الأمر الذي يتطلب ضرورة استيفاء آلية التحكم في تدفق الأولوية (PFC) على المحول، وهو أمر مكلف. وفي هذا الصدد، تم استبعاد معظم شركات مراكز البيانات.

لم يتبق سوى RoCE v2 و iWARP. Intel شركة أمريكية تقوم بمعالجة وحدة المعالجة المركزية بشكل أساسي. أداء RDMA (بروتوكولا RoCE v2 و iWARP) مدعوم بالفعل على وحدات تحكم Ethernet سلسلة 800. RoCE v2 هو نسخة مطورة من RoCE v1. أكبر تحسين هو دعم توجيه IP. الميزة الأكبر لبروتوكول iWARP هو أنه يمكن تشغيله على أي شبكة IP ولم يعد هناك حدود لتوافق الأجهزة الداعمة للأجهزة ذات الصلة. من وجهة النظر هذه، فإن بطاقة الشبكة RDMA من Intel و Mellanox و Intel أكثر توافقًا من الناحية البيئية وفعالية من حيث التكلفة.

مارفيل، كما قلنا من قبل، هي العلامة التجارية Qlogic التي تم الاستحواذ عليها. للعلامة التجارية Qlogic الحق المطلق في سوق القنوات الليفية. وقد تبنى العديد من عملاء الشركات حول العالم حلول QLlogic. في مجال RDMA، تلتزم كل من Qlogic وIntel بالتساوي في مجال RDMA. لا يوجد تحيز في iWARP. يمكن للعملاء استخدام كل من بروتوكولي RoCE و iWARP على نفس المحول، ولكن أعلنت Marvell أنه سيتم إيقاف وحدة تحكم شبكة الإيثرنت في العام المقبل. هذا خبر مؤسف للغاية.

4. تبحث الشركات الصينية بشكل مستقل عن الشركات المصنعة لبطاقات الشبكة RDMA وتطورها

بالإضافة إلى العمالقة الثلاثة المذكورين أعلاه، لا يزال هناك العديد منبطاقة شبكة RDMA الشركات المصنعة ذات القدرات البحثية والتطويرية المستقلة القوية في الصين، مثل شركة Shenzhen Lianrui Electronics Co., Ltd. في عام 2019، عقدت شركة Shenzhen Lianrui Electronics Co. (يُشار إليها فيما يلي باسم: LR-Lianrui Lianrui) شراكة استراتيجية مع شركة Marvell. بفضل القوة القوية لشركة Qlogic في القناة الليفية، أنشأت بطاقة شبكة RDMA حصريًا لمجال الخادم. المنتجات الرئيسية هي بطاقات شبكة 10 جيجابت مزدوجة/أربعة منافذ (الموديلات:LRES1004PF-2SFP+, LRES1005PF-4SFP+) وبطاقات شبكة الخادم 25G وبطاقات شبكة الخادم 25G و10 Gigabit و25Gبطاقات شبكة OCP 3.0إلخ. نظرًا لأنه سيتم إيقاف وحدات تحكم شبكة Marvell Ethernet في العام المقبل، فإن بطاقة شبكة Marvell الحالية من LR-LINK Lianrui (وظيفة RDMA) هي أكثر للعملاء المنتظمين لطلبها.

بالإضافة إلى ذلك، بعد يونيو 2020، بدأت LR-LINK Lianrui في تطوير محول بطاقة إيثرنت بشكل مستقل استنادًا إلى سلسلة Intel 800. المنتجات التي تم بيعها عادةً هي بطاقات شبكة الخادم ذات المنفذ البصري المزدوج 100G، وبطاقات شبكة الخادم ذات المنفذ البصري الأحادي 100G، وبطاقة شبكة الخادم ذات المنفذ البصري المزدوج 25G؛ والمنتجات المطروحة في السوق حاليًا في نهاية البحث هي بطاقة شبكة الخادم ذات المنافذ البصرية الأربعة 25G، وبطاقة شبكة OCP3.0 ذات المنفذ البصري المزدوج 25G، وبطاقة شبكة OCP3.0 ذات المنفذ المزدوج 100G، وما إلى ذلك، وجميعها تتمتع بزمن انتقال منخفض وإنتاجية عالية للشبكة من حيث الأداء كما أنها تتميز بميزات ممتازة مثل الحجم الكبير، وتوفير النفقات العامة لوحدة المعالجة المركزية، وتدعم وظيفة RDMA.

في المستقبل، مع الارتفاع السريع في الطلب على معالجة بيانات مراكز البيانات في مجال المؤسسات، ستواصل LR-LINK الاستفادة من مزاياها في الصناعة، وابتكار وتطوير المزيد من بطاقات الشبكة ذات الأداء العالي والإنتاجية العالية والكمون المنخفض وغيرها من الخصائص، وستسعى دائمًا لتزويد العملاء في جميع أنحاء العالم بحلول بطاقات الشبكة الاحترافية ذات الأداء الممتاز.