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技術乾貨:如何選擇最適合自己的RDMA網絡卡

近些年來,RDMA網絡卡的技術應用在全球乙太網通訊市場上颳起一股旋風,特別是阿里、騰訊、浪潮、超微、聯想等一些網際網路巨頭企業在伺服器上大量部署RDMA網絡卡。2019年,據官方資料報道,天貓雙11當天成交額達到2684億元,訂單創新峰值達到54.4萬筆/秒,單日資料處理量達到970PB,這個驚為天人的數值出現,再一次將RDMA網絡卡的應用推上話題的頂峰。

近些年來,RDMA網絡卡的技術應用在全球乙太網通訊市場上颳起一股旋風,特別是阿里、騰訊、浪潮、超微、聯想等一些網際網路巨頭企業在伺服器上大量部署RDMA網絡卡。2019年,據官方資料報道,天貓雙11當天成交額達到2684億元,訂單創新峰值達到54.4萬筆/秒,單日資料處理量達到970PB,這個驚為天人的數值出現,再一次將RDMA網絡卡的應用推上話題的頂峰。

但是很多使用者表示,看著這資料很牛逼,但是RDMA網絡卡到底在實際環境中是如何應用的,則是表示一頭霧水。其實對於RDMA網絡卡的實際應用,並沒有大家想象中的那麼神祕,RDMA網絡卡的出現,實際上是為了解決伺服器端資料處理延遲而產生的,也就是說,RDMA網絡卡誕生的使命,就是降低CPU負荷,提高網路吞吐量,降低網路延遲。

一、RDMA概念

RDMA(英文全稱:Remote Direct Memory Access),意思是遠端直接記憶體訪問,這種技術是一種最早應用於高效能運算領域的網路通訊協議,目前已在資料中心逐漸普及。RDMA允許使用者程式繞過作業系統核心(CPU),直接和網絡卡互動進行網路通訊,從而提供高頻寬和極小時延。所以RDMA網絡卡工作原理是,與傳統的TCP/CP網絡卡相比,RDMA網絡卡省略了核心(CPU)的參與,所有資料的傳輸直接從應用程式到達網絡卡。

二、RDMA三種網路協議

目前,RDMA大體有Infiniband、RoCE、iWARP三種網路協議

1.

Infiniband是一種專為RDMA量身定做的網路協議,可以從硬體級別上保證資料傳輸的可靠性。雖然InfiniBand技術規格及標準規範在2000年正式發表,但InfiniBand Architecture(IBA)在叢集式超級計算機上得到廣泛應用的時間卻是在2005年以後。發展緩慢的最大原因就是Infiniband要求從L2到L4到需要自己的專用硬體,企業成本非常高,現在做InfiniBand網路的廠商主要是Mellanox。

2.RoCE是一個允許在乙太網上執行RDMA的網路協議,可分為RoCE v1和RoCE v2,很多網友認為RoCE本身的架構是InfiniBand嫁接過來的,因為RoCE較低的網路標頭是乙太網標頭,較高的網路標頭是InfiniBand標頭。是Mellanox(支援RoCE v1)為符合市場需求推出的低成本的InfiniBand網路。

RoCE網路要求有無損乙太網才能實現低延遲執行,也這意味著整合到網路中的乙太網交換機必須支援資料中心橋接(DCB)和優先流控制(PFC)機制,以此才能維持無損流量。但無損乙太網的難點在於,在現代化的企業環境中配置是一個複雜的流程,並且可擴充套件性會受到很大的侷限,不過這對於財力雄厚的企業來說不是問題。其次,RoCE對於機架伺服器或者主機,則直接使用網絡卡就可以。

3.iWARP是一個允許在TCP上執行RDMA的網路協議,它的優點是能夠執行在當今的標準TCP/IP網路中,只需要採購支援iWARP的網絡卡就可以採用RDMA,對於財務預算略低的小企業來說,尤為適用。但它的缺點就是在效能上略差於RoCE,畢竟一分價錢一分貨,這個道理從古至今一直適用。

三、RDMA網絡卡品牌如何選擇

常言道,貨比三家,對於RDMA網絡卡品牌選擇的同樣適用。縱觀全球市場,現在做RDMA網絡卡的品牌廠商主要有三大巨頭企業,分別是Marvell、intel、Mellanox,其中Marvell是收購的Qlogic品牌,Mellanox被英偉達收購。

話說回來,在RDMA網絡卡上我們如何選擇品牌廠商?首先我們知道Mellanox的Infiniband網路是RDMA網絡卡效能最好的代表,可以從硬體傳輸上保證可靠性,但要求整個生態環境必須配備專用的硬體,雖然現在已經發布支援乙太網的RDMA網絡卡,但是這種RDMA網絡卡只支援RoCE v1,這就要求交換機上必須滿足優先流控制(PFC)機制,成本昂貴,就這一項,已將絕大多數資料中心企業排除在門外。

剩下的就只有RoCE v2和iWARP,Intel是美國一家主要做CPU處理的公司,在800系列的乙太網控制器上已支援RDMA效能(RoCE v2和iWARP協議),RoCE v2是RoCE v1的升級版,最大的改進是支援IP路由,其中iWARP協議最大的特點是可以在任意IP網路上執行,不再侷限相關硬體配套裝置的相容性,從這一點上來看,Intel 公司和Mellanox公司相比,Intel的RDMA網絡卡更具有生態相容性以及價效比性

Marvell我們前面講過,他是收購的Qlogic品牌,Qlogic品牌在光纖通道市場擁有絕對的話語權,全球眾多企業客戶都採用QLogic的方案,在RDMA上,Qlogic和Intel一樣做到做到對RoCE和iWARP不存在任何偏見,客戶能夠在同一個介面卡上同時使用RoCE和iWARP協議,只是目前Marvell公司對外發布宣告,明年乙太網網路控制器將停產,這是一個非常遺憾的訊息。

第四、國內自主研發RDMA網絡卡廠商

除上述三大巨頭企業外,國內仍有很多具有雄厚自主研發能力的RDMA網絡卡廠商,比如說深圳市聯瑞電子有限公司。2019年,深圳市聯瑞電子有限公司(以下簡稱:LR-LINK聯瑞)與Marvell達成戰略合作關係,憑藉Qlogic在光纖通道的強大實力,打造專供於伺服器領域的RDMA網絡卡。主要推出的有雙口/四口萬兆網絡卡(型號:LRES1004PF-2SFP+,LRES1005PF-4SFP+),25G伺服器網絡卡、萬兆和25G OCP 3.0網絡卡等,由於Marvell乙太網網路控制器明年將停產,所以目前LR-LINK聯瑞現存的Marvell網絡卡(RDMA功能)更多供老客戶訂購。

除此之外,2020年6月以後,LR-LINK聯瑞開始逐步自主研發基於Intel800系列的乙太網卡介面卡,目前已正常銷售的成品有100G雙光口伺服器網絡卡,100G單光口伺服器網絡卡,25G雙光口伺服器網絡卡;目前在研年底上市的有25G四光口伺服器網絡卡,25G雙光口OCP3.0網絡卡和100G雙光口OCP 3.0網絡卡等,在效能上均具有低延遲,高網路吞吐量,節約CPU開銷等優異特性,支援RDMA功能

未來,伴隨企業領域對資料中心資料處理需求的高速飛漲,LR-LINK將持續發揮行業優勢,創新研發更多具備高效能、高吞吐量、低延遲等特性網絡卡,始終致力為全球客戶提供卓越效能的專業網絡卡解決方案。

LR-LINK聯瑞乙太網卡:https://www.lrnic.cn/