최근 몇 년 동안 RDMA 네트워크 카드의 기술 적용은 전 세계 이더넷 통신 시장에 돌풍을 일으켰습니다. 특히 알리, 텐센트, 인스퍼, 슈퍼마이크로, 레노버 등 일부 인터넷 대기업은 많은 수의RDMA 네트워크 카드를 서버에 설치했습니다. 공식 데이터 보고서에 따르면 2019년 더블 11의 일일 매출액은 2,684억 위안, 최대 주문 혁신은 초당 54만 4,000건, 일일 데이터 처리량은 970PB에 달했습니다. 이 충격적인 수치가 다시 한 번 나타났습니다. RDMA 네트워크 카드의 적용이 화두로 떠올랐습니다.

그러나 많은 사용자들은 이 데이터를 보면 매우 인상적이지만 실제 환경에서 RDMA 네트워크 카드가 어떻게 사용되는지 알 수 없다고 말합니다. 사실, RDMA 네트워크 카드의 실제 적용은 모두가 생각하는 것만큼 신비스럽지 않습니다. RDMA 네트워크 카드의 등장은 실제로 서버 측 데이터 처리 지연을 해결하기 위한 것입니다. 즉, RDMA 네트워크 카드의 임무는 CPU 부하를 줄이는 것입니다. 네트워크 처리량을 개선하고 네트워크 지연을 줄이는 것입니다.

1 RDMA 정보

원격 직접 메모리 액세스를 의미하는 RDMA(Thel 이름: 원격 직접 메모리 액세스)는 고성능 컴퓨팅 분야에서 처음 적용된 네트워크 통신 프로토콜로, 데이터 센터에서 점차 대중화되고 있습니다. RDMA를 사용하면 사용자 프로그램이 운영 체제 커널(CPU)을 우회하여 네트워크 카드와 직접 상호 작용하여 네트워크 통신을 할 수 있으므로 높은 대역폭과 매우 짧은 지연 시간을 제공합니다. 따라서 RDMA 네트워크 카드의 작동 원리는 기존 TCP/CP 네트워크 카드와 비교하여 RDMA 네트워크 카드는 코어(CPU)의 참여를 생략하고 모든 데이터가 애플리케이션에서 네트워크 카드로 직접 전송된다는 것입니다.

2 RDMA의 세 가지 네트워크 프로토콜

현재 RDMA에는 일반적으로 세 가지네트워크 프로토콜: 인피니밴드, RoCE 및 iWARP

1. 인피니밴드는 하드웨어 수준에서 데이터 전송의 안정성을 보장할 수 있는 RDMA에 특화된 네트워크 프로토콜입니다. 인피니밴드 기술 사양과 표준 사양은 2000년에 공식적으로 발표되었지만, 인피니밴드 아키텍처(IBA)는 2005년 이후 클러스터 슈퍼컴퓨터에서 널리 사용되었습니다. 개발이 더딘 가장 큰 이유는 인피니밴드는 L2부터 L4까지 자체 전용 하드웨어가 필요하기 때문입니다. 기업 비용이 매우 높습니다. 현재 주요 인피니밴드 네트워크 제조업체는 멜라녹스입니다.

2. RoCE는 이더넷에서 RDMA를 구현할 수 있는 네트워크 프로토콜입니다. RoCE의 하위 네트워크 헤더는 이더넷 헤더이고 상위 웹 헤더는 인피니밴드 헤더이기 때문에 많은 네티즌들은 RoCE의 아키텍처 자체가 인피니밴드에서 접목된 것이라고 생각합니다. 시장 수요를 충족하기 위해 Mellanox에서 출시한 저비용 InfiniBand 네트워크(RoCE v1 지원)입니다.

RoCE 네트워크는 지연 시간이 짧은 작동을 위해 무손실 이더넷이 필요하며, 이는 네트워크에 통합된 이더넷 스위치가 무손실 트래픽을 유지하기 위해 데이터 센터 브리징(DCB) 및 우선순위 흐름 제어(PFC) 메커니즘을 지원해야 함을 의미합니다. 그러나 무손실 이더넷의 어려움은 최신 엔터프라이즈 환경에서의 구성이 복잡하고 확장성이 크게 제한된다는 점이지만, 재정 자원이 풍부한 기업에게는 문제가 되지 않습니다. 둘째, RoCE는 랙 서버나 호스트에 네트워크 카드를 직접 사용할 수 있습니다.

3. iWARP는 TCP에서 RDMA를 실행할 수 있는 네트워크 프로토콜입니다. 이 프로토콜의 장점은 오늘날의 표준 TCP/IP 네트워크에서 실행할 수 있다는 것입니다. RDMA는 iWARP를 지원하는 네트워크 카드를 구입해야만 사용할 수 있습니다. 재정 예산이 약간 낮은 사람들을 위해 특히 기업에 적합합니다. 그러나 단점은 성능면에서 RoCE보다 약간 나쁘다는 것입니다. 결국, 당신은 당신이 지불하는 것을 얻습니다. 이 원칙은 고대부터 적용되어 왔습니다.

3, RDMA 네트워크 카드 브랜드를 선택하는 방법

'둘러보고 고르세요'라는 말이 있듯이 RDMA 네트워크 카드 브랜드를 선택할 때도 마찬가지입니다. 글로벌 시장을 살펴보면 현재 RDMA 네트워크 카드 제조업체의 주요 브랜드는 Marvell, 인텔, 멜라녹스 등 세 가지입니다. 이 중 마벨은 Qlogic이 인수한 브랜드이고, 멜라녹스는 엔비디아가 인수한 브랜드입니다.

RDMA 네트워크 카드의 브랜드 제조업체는 어떻게 선택하나요? 우선, 멜라녹스의 인피니밴드 네트워크가 RDMA 네트워크 카드 성능을 가장 잘 대표한다는 것을 알고 있습니다. 하드웨어 전송의 안정성을 보장할 수 있지만 전체 생태 환경에 전용 하드웨어가 장착되어 있어야 합니다. 현재 이더넷을 지원하는 RDMA 네트워크 카드가 출시되었지만, 이 RDMA 네트워크 카드는 RoCE v1만 지원하므로 스위치에서 우선순위 흐름 제어(PFC) 메커니즘을 충족해야 하며, 이는 고가입니다. 이 점에서 대부분의 데이터 센터 회사는 제외되었습니다.

이제 RoCE v2와 iWARP만 남았습니다. 인텔은 주로 CPU 처리를 하는 미국 회사입니다. RDMA 성능(RoCE v2 및 iWARP 프로토콜)은 이미 800 시리즈 이더넷 컨트롤러에서 지원되고 있습니다. RoCE v2는 RoCE v1의 업그레이드 버전입니다. 가장 큰 개선 사항은 IP 라우팅을 지원한다는 것입니다. iWARP 프로토콜의 가장 큰 특징은 모든 IP 네트워크에서 실행할 수 있으며 더 이상 관련 하드웨어 지원 장비의 호환성을 제한하지 않는다는 것입니다. 이러한 관점에서 볼 때 인텔과 멜라녹스, 인텔 RDMA 네트워크 카드는 보다 생태학적으로 호환되고 비용 효율적입니다.

앞서 말했듯이 Marvell은 Qlogic을 인수한 브랜드입니다. 큐로직 브랜드는 파이버 채널 시장에서 절대적인 권위를 가지고 있습니다. 전 세계의 많은 기업 고객이 큐로직의 솔루션을 채택했습니다. RDMA에서 큐로직과 인텔은 RoCE와 인텔에 동등하게 헌신하고 있습니다. iWARP에는 편견이 없습니다. 고객은 동일한 어댑터에서 RoCE와 iWARP 프로토콜을 모두 사용할 수 있지만, Marvell은 내년에 이더넷 네트워크 컨트롤러를 단종할 것이라고 발표했습니다. 매우 유감스러운 소식입니다.

4. 중국 기업이 독자적으로 연구 개발하는 RDMA 네트워크 카드 제조업체

위의 세 가지 거대 기업 외에도 여전히 많은 기업이 있습니다.RDMA 네트워크 카드 와 같이 중국에서 강력한 독립 연구 개발 역량을 갖춘 제조업체가 있습니다. 2019년, 심천 리안루이 일렉트로닉스 유한공사(Shenzhen Lianrui Electronics Co., Ltd. (이하 LR-LINK Lianrui)는 Marvell과 전략적 파트너십을 체결했습니다. 파이버 채널에 강점을 가진 큐로직의 강점을 바탕으로 서버 분야 전용 RDMA 네트워크 카드를 만들었습니다. 주요 제품은 듀얼/4포트 10기가비트 네트워크 카드(모델:LRS1004PF-2SFP+, LRS1005PF-4SFP+), 25G 서버 네트워크 카드, 10기가비트 및 25GOCP 3.0 네트워크 카드등 마벨 이더넷 네트워크 컨트롤러는 내년에 단종될 예정이므로 현재 LR-LINK Lianrui의 기존 마벨 네트워크 카드(RDMA 기능)는 일반 고객이 주문할 수 있는 제품입니다.

또한 2020년 6월 이후 LR-LINK Lianrui는 인텔 800 시리즈를 기반으로 한 이더넷 카드 어댑터를 독자적으로 개발하기 시작했습니다. 정상적으로 판매 된 제품은 100G 듀얼 광 포트 서버 네트워크 카드, 100G 단일 광 포트 서버 네트워크 카드, 25G 듀얼 광 포트 서버 네트워크 카드이며, 현재 연구 종료시 시장에 출시 된 제품은 25G 4 광 포트 서버 네트워크 카드, 25G 듀얼 광 포트 OCP3.0 네트워크 카드 및 100G 듀얼 포트 OCP 3.0 네트워크 카드 등으로 모두 성능면에서 지연 시간이 짧고 네트워크 처리량이 높으며 대용량, CPU 오버 헤드 절약, RDMA 기능 지원 등 우수한 기능을 가지고 있습니다.

향후 엔터프라이즈 분야에서 데이터 센터 데이터 처리에 대한 수요가 급증함에 따라 LR-LINK는 업계 우위를 지속적으로 활용하고 고성능, 높은 처리량, 낮은 지연 시간 및 기타 특성을 갖춘 더 많은 네트워크 카드를 혁신 및 개발하며 전 세계 고객에게 우수한 성능의 전문 네트워크 카드 솔루션을 제공하기 위해 항상 노력할 것입니다.