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【义务编辑：武晓燕 TEL：（010）68476606】

数据中间承载的收集转发数据量越来越大年夜，扶植高机能收集势在必行。以往我们将眼光都集中在了软件定义收集技巧的普及、100G/400G单端口带宽的晋升等方面的新技巧，而忽视了机能。一个收集的机能高低与每个环节都休戚相干，并不是简单地将收集出口由10G换成40G或100G就能改变的，大年夜流量拜访一向到应用软件的处理都须要晋升，最大年夜的瓶颈在哪里?

图1：RDMA与TCP/IP技巧比较图

图1中右侧是经典的TCP/IP协定，是数据中间内部数据传输收集应用的独一收集协定，分为五层，个中蓝色标记的代表硬件部分，红色标记的代表是体系软件部分，绿色标记的代表是应用软件部分。在TCP/IP的收集世界里，一个办事器网卡接收到一个数捷报文，要经由收集层和传输层，赠予给应用层，收集和传输层就要消费CPU资本，由CPU来萌芽内存地址，考验CRC，还原TCP包到应用，占用CPU缓存，单位时光内进来的报文数量越多，消费CPU的资本就越多，CPU除了处理数捷报文还要运行其它的应用，CPU并不是完全安稳运行的，CPU的高低波动也会影响处理报文的速度，大年夜而影响收集传输机能。

搞过收集技巧的人都知道，对于一个交换机，其上的端口能做线速转发是根本请求，但对于办事器来说就很艰苦，一个1G网卡的办事器，处理流量能达到800M就相当不错了，这是因为办事器收到数据流量还要解析(交换机往往做三层解析就足够，并且是由专门芯片来完成，不消费CPU资本)，将每个报文的内容都要解析出来，然后供给给应用层软件，例如图1：

捉崾登RDMA技巧，最大年夜的冲破是将收集层和传输层放到了硬件中，办事器的网卡上来实现，数捷报文进入网卡后，在网卡硬件上就完成四层解析，直接上送到应用层软件，四层解析CPU无需干涉，这就是RDMA能带来低延时、高带宽和低CPU应用率的根来源基本因，也是RDMA技巧的吸惹人之处。应用RDMA技巧，可以将网卡的带宽应用率大年夜幅晋升，一个拥有1G网卡的办事器，应用RDMA技巧，应用软件处理的数据速度就可以接近1G。办事器可以将几乎100%的CPU 资本都供给给计算，降低了CPU 在收集协定处理中的┞芳用率，办事器可以应用这些CPU 资本来做更多计算或供给其他的办事，相当于增长了虚拟机数量，节俭了办事器资本。

RDMA技巧的全称叫做Remote Direct Memory Access，即长途直接数据存取，就是为解决收集传输中办事器端数据处理的延迟而产生的。RDMA经由过程网卡将数据直接传入办事器的存储区，纰谬操作体系造成任何影响，清除了外部存储器复制和文本交换操作，解放内存带宽和CPU资本。当一个应用履行RDMA读或写请求时，不履行任何数据复制。

在不须要任何内核内存介入的前提下，RDMA请求大年夜运行在用户空间中的应用中发送到本地网卡，然后经由收集传送到长途办事器网卡。RDMA最早专属于Infiniband架构，跟着在收集融合大年夜趋势下出现了RoCE(RDMA over Converged Ethernet)和iWARP(RDMA over TCP/IP) ，这使高速、超低延时、极低CPU应用率的RDMA得以安排在今朝应用最广泛的数据中间收集上。三种技巧都是在收集设备侧实现，用来和支撑RDMA的网卡进行适配，辨认和转发RDMA报文。

InfiniBand采取Cut-Through转发模式，削减转发时延，基于Credit流控机制，包管无丢包。RoCE机能与IB收集相当，DCB特点包管无丢包，须要收集支撑DCB特点，但时延比IB交换机时延稍高一些。iWARP则是应用成熟IP收集，持续RDMA长处，但如不雅采取传统IP收集丢包对机能影响大年夜。图2列举了三种技巧的比较情况：

图2：三种RDMA技巧比较

大年夜图2中可以看到，IB是低延时收集交换机的专有技巧，一捌揭捉?时可达到140ns，应用法度榜样延时3μs，比通俗收集设备延时要低一个量级，但价格奇贵，一般是通俗收集设备的五到十倍，只有在金融、期货交易情况中才会推敲应用，毕竟全部采取在技巧和成本方面花费太高。为了降低应用成本，IB组织在IB协定基本上增长了实用于以太网的协定：RoCE和iWARP。应用这两类协定就可以经由过程通俗的以太网硬件组网。

iWARP技巧的重要问题在于稳定性，一旦收集有丢包，机能会奇差，而iWARP就是基于以太网协定实现的，以太网协定弗成能没有丢包，这使得iWARP技巧没有了应用空间。IB机能最好，RoCE则用得最多，RoCE是伴跟着RDMA技巧才普及起来的，比拟于IB技巧，RoCE技巧仍基于以太网实现，然则增长了丢包控制机制，确保以太网处于一个无丢包的状况，固然延时比IB差些，但安排成本要低得多，并且在如许的收集中，RDMA才是主角，经由过程办事器网卡来实现RDMA，收集设备只要经由过程RoCE技偶合营实现就行，关键照样靠RDMA来降低时延。

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本文标题：高性能数据中心网络必备技术——RDMA

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