En los últimos años, la aplicación tecnológica de las tarjetas de red RDMA ha provocado un torbellino en el mercado mundial de comunicaciones Ethernet. En particular, algunos gigantes de Internet como Ali, Tencent, Inspur, Supermicro, Lenovo y otros gigantes de Internet han desplegado un gran número de.RDMA tarjetas de red en sus servidores. En 2019, según los informes de datos oficiales, el volumen de negocios diario de Tmall en Doble 11 alcanzó los 268.400 millones de yuanes, el pico de innovación de pedidos alcanzó las 544.000 transacciones por segundo, y el volumen de procesamiento de datos de un solo día alcanzó los 970PB. Este impactante valor apareció una vez más. La aplicación de la tarjeta de red RDMA ha llevado el tema a lo más alto.

Sin embargo, muchos usuarios afirman que ver estos datos es muy impresionante, pero que no saben cómo se utiliza la tarjeta de red RDMA en el entorno real. De hecho, la aplicación real de las tarjetas de red RDMA no es tan misteriosa como todo el mundo piensa. La aparición de las tarjetas de red RDMA es, en realidad, para resolver el retraso en el procesamiento de datos del lado del servidor. En otras palabras, la misión de la tarjeta de red RDMA es reducir la carga de la CPU. , mejorar el rendimiento de la red y reducir su retardo.

1 Acerca de RDMA

RDMA (nombre en inglés: Remote Direct Memory Access), que significa acceso remoto directo a memoria, es un protocolo de comunicación de red que se aplicó por primera vez en el campo de la informática de alto rendimiento y que se ha ido popularizando gradualmente en los centros de datos. RDMA permite a los programas de usuario eludir el núcleo del sistema operativo (CPU) e interactuar directamente con la tarjeta de red para la comunicación de red, proporcionando así un gran ancho de banda y una latencia extremadamente pequeña. Por lo tanto, el principio de funcionamiento de la tarjeta de red RDMA es que, en comparación con la tarjeta de red TCP/CP tradicional, la tarjeta de red RDMA omite la participación del núcleo (CPU), y todos los datos se transfieren directamente de la aplicación a la tarjeta de red.

2 Tres protocolos de red de RDMA

En la actualidad, RDMA suele tener tresprotocolos de red: Infiniband, RoCE e iWARP

1. Infiniband es un protocolo de red adaptado específicamente para RDMA, que puede garantizar la fiabilidad de la transmisión de datos desde el nivel de hardware. Aunque las especificaciones técnicas y los estándares de InfiniBand se publicaron oficialmente en 2000, la arquitectura InfiniBand (IBA) se ha utilizado ampliamente en superordenadores de clúster después de 2005. La principal razón de su lento desarrollo es que Infiniband requiere su propio hardware dedicado de L2 a L4. El coste para la empresa es muy elevado. Ahora, el principal fabricante de redes InfiniBand es Mellanox.

2. RoCE es un protocolo de red que permite implementar RDMA en Ethernet. Puede dividirse en RoCE v1 y RoCE v2. Muchos internautas creen que la propia arquitectura de RoCE está injertada de InfiniBand, porque la cabecera de red inferior de RoCE es la cabecera Ethernet , La cabecera de red superior es la cabecera InfiniBand. Se trata de una red InfiniBand de bajo coste lanzada por Mellanox (compatible con RoCE v1) para satisfacer la demanda del mercado.

Las redes RoCE requieren Ethernet sin pérdidas para lograr un funcionamiento de baja latencia, lo que significa que los conmutadores Ethernet integrados en la red deben admitir mecanismos de puenteo de centros de datos (DCB) y control de flujo prioritario (PFC) para mantener el tráfico sin pérdidas. Sin embargo, la dificultad de Ethernet sin pérdidas es que la configuración en un entorno empresarial moderno es un proceso complicado, y la escalabilidad se verá muy limitada, pero esto no es un problema para las empresas con grandes recursos financieros. En segundo lugar, RoCE puede utilizar directamente la tarjeta de red para servidores rack o hosts.

3. iWARP es un protocolo de red que permite ejecutar RDMA sobre TCP. Su ventaja es que puede ejecutarse en la red TCP/IP estándar actual. RDMA sólo puede utilizarse adquiriendo una tarjeta de red compatible con iWARP. Es especialmente adecuado para empresas con un presupuesto algo inferior. Pero su desventaja es que es ligeramente peor que RoCE en cuanto a rendimiento. Al fin y al cabo, se obtiene lo que se paga. Este principio se aplica desde la antigüedad.

3, cómo elegir la marca de la tarjeta de red RDMA

Como dice el refrán, hay que comparar precios, y lo mismo se aplica a la elección de las marcas de tarjetas de red RDMA. Si observamos el mercado mundial, en la actualidad existen tres grandes marcas de fabricantes de tarjetas de red RDMA: Marvell, intel y Mellanox. Entre ellas, Marvell es la marca adquirida Qlogic, y Mellanox ha sido adquirida por NVIDIA.

¿Cómo elegimos los fabricantes de marcas en tarjetas de red RDMA? En primer lugar, sabemos que la red Infiniband de Mellanox es la mejor representante del rendimiento de las tarjetas de red RDMA. Puede garantizar la fiabilidad de la transmisión por hardware, pero requiere que todo el entorno ecológico esté equipado con hardware dedicado. Aunque ya han salido al mercado tarjetas de red RDMA compatibles con Ethernet, ésta sólo es compatible con RoCE v1, lo que requiere que el mecanismo de control de flujo prioritario (PFC) se cumpla en el conmutador, lo que resulta caro. En este sentido, la mayoría de las empresas de centros de datos han quedado excluidas.

Sólo quedan RoCE v2 e iWARP. Intel es una empresa estadounidense que se dedica principalmente al procesamiento de CPU. El rendimiento RDMA (protocolos RoCE v2 e iWARP) ya es compatible con los controladores Ethernet de la serie 800. RoCE v2 es una versión mejorada de RoCE v1. La mayor mejora es la compatibilidad con el enrutamiento IP. La mayor característica del protocolo iWARP es que puede ejecutarse en cualquier red IP y ya no limita la compatibilidad de los equipos de soporte de hardware relacionados. Desde este punto de vista, Intel y Mellanox, Intel La tarjeta de red RDMA es ecológicamente más compatible y rentable.

Marvell, como hemos dicho antes, es la marca Qlogic adquirida. La marca Qlogic tiene derecho absoluto a hablar en el mercado del canal de fibra. Muchos clientes corporativos de todo el mundo han adoptado las soluciones de Qlogic. En RDMA, Qlogic e Intel están igualmente comprometidos con RoCE e Intel. No hay prejuicios en iWARP. Los clientes pueden utilizar los protocolos RoCE e iWARP en el mismo adaptador, pero Marvell ha anunciado que el controlador de red Ethernet dejará de fabricarse el año que viene. Es una noticia muy lamentable.

4. Las empresas chinas investigan y desarrollan de forma independiente fabricantes de tarjetas de red RDMA

Además de los tres gigantes anteriores, todavía hay muchosTarjeta de red RDMA fabricantes con fuertes capacidades de investigación y desarrollo independientes en China, como Shenzhen Lianrui Electronics Co, Ltd. En 2019, Shenzhen Lianrui Electronics Co, Ltd. (en adelante: LR-LINK Lianrui) alcanzó una asociación estratégica con Marvell. Con la gran fortaleza de Qlogic en Fibre Channel, creó una tarjeta de red RDMA exclusiva para el campo de los servidores. Los principales productos son tarjetas de red de 10 Gigabits de doble/cuatro puertos (modelos:LRES1004PF-2SFP+, LRES1005PF-4SFP+), tarjetas de red de servidor 25G, 10 Gigabit y 25GTarjetas de red OCP 3.0etc. A medida que los controladores de red Ethernet Marvell se interrumpirá el próximo año, en la actualidad LR-LINK Lianrui tarjeta de red Marvell existente (función RDMA) es más para los clientes habituales a la orden.

Además, después de junio de 2020, LR-LINK Lianrui comenzó a desarrollar de forma independiente un adaptador de tarjeta Ethernet basado en la serie 800 de Intel. Los productos que se han vendido normalmente son tarjetas de red de servidor de doble puerto óptico de 100G, tarjetas de red de servidor de puerto óptico único de 100G, tarjeta de red de servidor de doble puerto óptico de 25G; actualmente en el mercado al final de la investigación son tarjeta de red de servidor de cuatro puertos ópticos de 25G, tarjeta de red OCP3.0 de doble puerto óptico de 25G y tarjeta de red OCP 3.0 de doble puerto de 100G, etc., todas tienen baja latencia y alto rendimiento de red en términos de rendimiento También tiene excelentes características como alto volumen, ahorro de sobrecarga de CPU y admite la función RDMA.

En el futuro, con el rápido aumento de la demanda de procesamiento de datos de centros de datos en el ámbito empresarial, LR-LINK seguirá aprovechando sus ventajas industriales, innovando y desarrollando más tarjetas de red de alto rendimiento, alto rendimiento, baja latencia y otras características, y siempre se esforzará por ofrecer a los clientes de todo el mundo soluciones de tarjetas de red profesionales de excelente rendimiento.