In den letzten Jahren hat die Technologieanwendung von RDMA-Netzwerkkarten einen Wirbelsturm auf dem globalen Ethernet-Kommunikationsmarkt ausgelöst. Insbesondere einige Internet-Giganten wie Ali, Tencent, Inspur, Supermicro, Lenovo und andere Internet-Giganten haben eine große Anzahl vonRDMA Netzwerkkarten auf ihren Servern. Im Jahr 2019 erreichte der tägliche Umsatz von Tmall laut offiziellen Datenberichten am 11. Dezember 268,4 Milliarden Yuan, die Spitzenbestellungen erreichten 544.000 Transaktionen pro Sekunde, und das Datenverarbeitungsvolumen an einem Tag erreichte 970PB. Dieser schockierende Wert tauchte wieder einmal auf. Die Anwendung der RDMA-Netzwerkkarte hat das Thema an die Spitze gebracht.

Viele Benutzer sagten jedoch, dass diese Daten sehr beeindruckend sind, aber wie die RDMA-Netzwerkkarte in der tatsächlichen Umgebung eingesetzt wird, ist ihnen ein Rätsel. In der Tat ist die tatsächliche Anwendung von RDMA-Netzwerkkarten nicht so geheimnisvoll, wie jeder denkt. RDMA-Netzwerkkarten wurden entwickelt, um die Verzögerungen bei der Datenverarbeitung auf der Serverseite zu beseitigen. Mit anderen Worten, die Aufgabe der RDMA-Netzwerkkarte besteht darin, die CPU-Last zu verringern. Sie verbessern den Netzwerkdurchsatz und verringern die Netzwerkverzögerung.

1 Über RDMA

RDMA (Thel Name: Remote Direct Memory Access), was soviel wie direkter Speicherzugriff bedeutet, ist ein Netzwerkkommunikationsprotokoll, das zuerst im Bereich des Hochleistungsrechnens eingesetzt wurde und sich allmählich in Rechenzentren durchgesetzt hat. RDMA ermöglicht es Benutzerprogrammen, den Betriebssystemkern (CPU) zu umgehen und direkt mit der Netzwerkkarte für die Netzwerkkommunikation zu interagieren, was eine hohe Bandbreite und eine extrem geringe Latenzzeit ermöglicht. Das Funktionsprinzip der RDMA-Netzwerkkarte besteht also darin, dass die RDMA-Netzwerkkarte im Vergleich zur herkömmlichen TCP/CP-Netzwerkkarte auf die Beteiligung des Kerns (CPU) verzichtet und alle Daten direkt von der Anwendung zur Netzwerkkarte übertragen werden.

2 Drei Netzwerkprotokolle von RDMA

Derzeit gibt es bei RDMA im Allgemeinen drei MöglichkeitenNetzwerkprotokolle: Infiniband, RoCE und iWARP

1. Infiniband ist ein speziell auf RDMA zugeschnittenes Netzwerkprotokoll, das die Zuverlässigkeit der Datenübertragung auf Hardware-Ebene gewährleisten kann. Obwohl die technischen Spezifikationen und Standardspezifikationen von InfiniBand offiziell im Jahr 2000 veröffentlicht wurden, wird die InfiniBand-Architektur (IBA) erst seit 2005 in großem Umfang auf Cluster-Supercomputern eingesetzt. Der Hauptgrund für die langsame Entwicklung ist, dass InfiniBand eine eigene dedizierte Hardware von L2 bis L4 erfordert. Die Kosten für das Unternehmen sind sehr hoch. Der wichtigste Hersteller von InfiniBand-Netzwerken ist heute Mellanox.

2. RoCE ist ein Netzwerkprotokoll, das die Implementierung von RDMA auf Ethernet ermöglicht. Es kann in RoCE v1 und RoCE v2 unterteilt werden. Viele Internetnutzer glauben, dass die Architektur von RoCE selbst von InfiniBand abgeleitet ist, da der untere Netzwerk-Header von RoCE der Ethernet-Header ist, der höhere Web-Header ist der InfiniBand-Header. Es handelt sich um ein kostengünstiges InfiniBand-Netzwerk, das von Mellanox eingeführt wurde (und RoCE v1 unterstützt), um die Marktnachfrage zu befriedigen.

RoCE-Netzwerke erfordern verlustfreies Ethernet, um eine niedrige Latenzzeit zu erreichen. Das bedeutet, dass in das Netzwerk integrierte Ethernet-Switches Data Center Bridging (DCB) und Priority Flow Control (PFC) Mechanismen unterstützen müssen, um verlustfreien Datenverkehr zu gewährleisten. Die Schwierigkeit bei verlustfreiem Ethernet besteht jedoch darin, dass die Konfiguration in einer modernen Unternehmensumgebung ein komplizierter Prozess ist und die Skalierbarkeit stark eingeschränkt wird. Zweitens kann RoCE direkt die Netzwerkkarte für Rack-Server oder Hosts verwenden.

3. iWARP ist ein Netzwerkprotokoll, das die Ausführung von RDMA auf TCP ermöglicht. Sein Vorteil ist, dass es im heutigen Standard-TCP/IP-Netz ausgeführt werden kann. RDMA kann nur durch den Kauf einer Netzwerkkarte, die iWARP unterstützt, genutzt werden. Für diejenigen, die über ein etwas geringeres finanzielles Budget verfügen, ist es besonders für Unternehmen geeignet. Der Nachteil ist jedoch, dass die Leistung etwas schlechter ist als bei RoCE. Schließlich bekommt man das, wofür man bezahlt. Dieser Grundsatz gilt schon seit der Antike.

3, wie man RDMA Netzwerkkarte Marke wählen

Wie das Sprichwort sagt, sollte man sich umsehen, und das gilt auch für die Wahl der RDMA-Netzwerkkartenmarken. Auf dem Weltmarkt gibt es derzeit drei große Hersteller von RDMA-Netzwerkkarten, nämlich Marvell, Intel und Mellanox. Bei Marvell handelt es sich um die übernommene Marke Qlogic, und Mellanox wurde von NVIDIA übernommen.

Wie wählen wir Markenhersteller von RDMA-Netzwerkkarten aus? Zunächst einmal wissen wir, dass das Infiniband-Netzwerk von Mellanox der beste Vertreter für die Leistung von RDMA-Netzwerkkarten ist. Es kann die Zuverlässigkeit der Hardware-Übertragung gewährleisten, erfordert aber, dass die gesamte ökologische Umgebung mit dedizierter Hardware ausgestattet wird. Obwohl es inzwischen RDMA-Netzwerkkarten gibt, die Ethernet unterstützen, unterstützt diese RDMA-Netzwerkkarte nur RoCE v1, was voraussetzt, dass der Mechanismus der Prioritätsflusskontrolle (PFC) auf dem Switch erfüllt werden muss, was teuer ist. In dieser Hinsicht sind die meisten Rechenzentrumsunternehmen ausgeschlossen worden.

Es gibt nur noch RoCE v2 und iWARP. Intel ist ein amerikanisches Unternehmen, das hauptsächlich CPUs verarbeitet. Die RDMA-Leistung (RoCE v2 und iWARP-Protokolle) wird bereits von den Ethernet-Controllern der Serie 800 unterstützt. RoCE v2 ist eine verbesserte Version von RoCE v1. Die größte Verbesserung ist die Unterstützung von IP-Routing. Die größte Besonderheit des iWARP-Protokolls ist, dass es in jedem IP-Netz laufen kann und die Kompatibilität der entsprechenden Hardware-Unterstützungsgeräte nicht mehr einschränkt. Unter diesem Gesichtspunkt ist die RDMA-Netzwerkkarte von Intel und Mellanox umweltverträglicher und kostengünstiger.

Marvell ist, wie wir bereits sagten, die übernommene Marke Qlogic. Die Marke Qlogic hat das absolute Recht, auf dem Fibre Channel-Markt zu sprechen. Viele Unternehmenskunden auf der ganzen Welt haben die Lösungen von Qlogic übernommen. Was RDMA betrifft, so sind Qlogic und Intel gleichermaßen RoCE und Intel verpflichtet. Bei iWARP gibt es keine Vorurteile. Kunden können sowohl RoCE- als auch iWARP-Protokolle auf demselben Adapter verwenden, aber Marvell hat angekündigt, dass der Ethernet-Netzwerk-Controller nächstes Jahr eingestellt wird. Dies ist eine sehr bedauerliche Nachricht.

4. Chinesische Unternehmen forschen und entwickeln unabhängig RDMA-Netzwerkkartenhersteller

Neben den drei oben genannten Giganten gibt es noch vieleRDMA-Netzwerkkarte Hersteller mit starken unabhängigen Forschungs- und Entwicklungskapazitäten in China, wie Shenzhen Lianrui Electronics Co., Ltd. Im Jahr 2019 hat Shenzhen Lianrui Electronics Co., Ltd. (im Folgenden: LR-LINK Lianrui) eine strategische Partnerschaft mit Marvell eingegangen. Mit der starken Stärke von Qlogic im Bereich Fibre Channel hat das Unternehmen eine RDMA-Netzwerkkarte exklusiv für den Serverbereich entwickelt. Die Hauptprodukte sind 10-Gigabit-Netzwerkkarten mit zwei/vier Ports (Modelle:LRES1004PF-2SFP+, LRES1005PF-4SFP+), 25G-Server-Netzwerkkarten, 10-Gigabit- und 25GOCP 3.0 Netzwerkkarten, etc. Da Marvell Ethernet Netzwerkcontroller nächstes Jahr eingestellt werden, ist derzeit LR-LINK Lianrui's bestehende Marvell Netzwerkkarte (RDMA Funktion) eher für Stammkunden zu bestellen.

Darüber hinaus begann LR-LINK Lianrui nach Juni 2020 mit der unabhängigen Entwicklung eines Ethernet-Kartenadapters auf der Grundlage der Intel 800-Serie. Die Produkte, die normalerweise verkauft wurden, sind 100G Server-Netzwerkkarten mit zwei optischen Ports, 100G Server-Netzwerkkarten mit einem optischen Port, 25G Server-Netzwerkkarten mit zwei optischen Ports; derzeit auf dem Markt sind 25G Server-Netzwerkkarten mit vier optischen Ports, 25G OCP3.0 Netzwerkkarten mit zwei optischen Ports und 100G OCP 3.0 Netzwerkkarten mit zwei Ports usw., alle haben eine niedrige Latenz und einen hohen Netzwerkdurchsatz in Bezug auf die Leistung.

Angesichts der rasant steigenden Nachfrage nach Datenverarbeitung in Rechenzentren wird LR-LINK auch in Zukunft seine Branchenvorteile nutzen, weitere Netzwerkkarten mit hoher Leistung, hohem Durchsatz, niedriger Latenz und anderen Eigenschaften entwickeln und sich stets bemühen, Kunden auf der ganzen Welt professionelle Netzwerkkartenlösungen mit hervorragender Leistung anzubieten.