基於融合乙太網路的RDMA
基於融合乙太網路的RDMA（英語：RDMA over Converged Ethernet，縮寫RoCE）是一個網絡協定，允許在一個乙太網路網絡上使用遠端直接記憶體訪問（RDMA）。RoCE有RoCE v1和RoCE v2兩個版本。RoCE v1是一個乙太網路鏈路層協定，因此允許同一個乙太網路廣播域中的任意兩台主機間進行通訊。RoCE v2是一個網絡層協定，因而RoCE v2封包可以被路由。雖然RoCE協定受益於融合乙太網路網絡的特徵，但該協定也可用於傳統或非融合的乙太網路網絡。[1][2][3][4]
背景[編輯]
網絡密集型應用程式（如網絡儲存或群集計算）需要具有高頻寬且低延遲的網絡基礎架構。RDMA相比其他網絡應用程式介面（諸如Berkeley通訊端）的優勢是更低的延遲、更低的CPU佔用，以及更高的頻寬。[5]RoCE協定有着比其前身iWARP協定更低的延遲。[6]現有的RoCE HCA（主機通道配接器）的延遲低至1.3微秒[7][8]，而在2011年已知的最低的iWARP HCA的延遲為3微秒。[9]
RoCE v1[編輯]
RoCE v1協定是一個乙太網路鏈路層協定，Ethertype為0x8915。它要符合乙太網路協定的幀長度限制：常規乙太網路幀為1500位元組，巨型幀為9000位元組。
RoCE v2[編輯]
RoCEv2協定構築於UDP/IPv4或UDP/IPv6協定之上。UDP目標埠號4791已保留給RoCE v2。[10]因為RoCEv2封包是可路由的，所以RoCE v2協定有時被稱為Routable RoCE[11]或RRoCE。雖然一般不保證UDP封包的傳達順序，但RoCEv2規範要求，有相同UDP源埠及目標地址的封包不得改變順序。除此之外，RoCEv2定義了一種擁塞控制機制，使用IP ECN位用於標記，CNP[12]幀用於送達通知。[13]軟件對RoCE v2的支援在不斷湧現。Mellanox OFED 2.3或更高版本支援RoCE v2，Linux內核v4.5也提供支援。[14]
RoCE與InfiniBand相比[編輯]
RoCE定義了如何在乙太網路上執行RDMA，InfiniBand架構規範則定義了如何在一個InfiniBand網絡上執行RDMA。RoCE預期為將主要面向群集的InfiniBand應用程式帶入到一個尋常的乙太網路融合結構。[15]有人[誰？]認為，InfiniBand將會繼續提供比乙太網路更高的頻寬以及更低的延遲。[16]
RoCE與InfiniBand協定之間的技術差異：
- 鏈路級流量控制：InfiniBand使用一個積分演算法來保證無失真的HCA到HCA通訊。RoCE執行在乙太網路之上，其實現可能需要「無失真乙太網路」以達到類似於InfiniBand的效能特徵，無失真乙太網路一般通過乙太網路流量控制或優先流量控制（PFC）組態。組態一個數據中心橋接（DCB）乙太網路網絡可能比組態InfiniBand網絡更為複雜。[17]
- 擁塞控制：Infiniband定義了基於FECN/BECN標記的擁塞控制，RoCEv2則定義了一個擁塞控制協定，它使用ECN標記在標準交換機中的實現，以及CNP幀用於送達確認。
- 可用的InfiniBand交換機始終有比乙太網路交換機更低的延遲。一台特定類型乙太網路交換機的埠至埠延遲為230納秒[18]，而有相同埠數量的一台InfiniBand交換機為100納秒[19]。
RoCE與iWARP相比[編輯]
相比RoCE協定定義了如何使用乙太網路和UDP/IP幀執行RDMA，iWARP協定定義了如何基於一個面向連接的傳輸（如傳輸控制協定，TCP）執行RDMA。RoCE v1受限於單個廣播域，RoCE v2和iWARP封包則可以路由。在大規模數據中心和大規模應用程式（即大型企業、雲端運算、Web 2.0應用程式等[20]）中使用iWARP時，大量連接的記憶體需求，以及TCP的流量和可靠性控制，將會導致可延伸性和效能問題。此外，RoCE規範中定義了多播，而當前的iWARP規範中沒有定義如何執行多播RDMA。[21][22][23]
iWARP中的可靠性由協定本身提供，因為TCP/IP為可靠傳輸。相比而言，RoCEv2採用UDP/IP，這使它有更小的開銷和更好的效能，但不提供原生的可靠性，因此可靠性必須搭配RoCEv2實現。其中一種解決方案是，使用融合乙太網路交換機使區域網絡變得可靠。這需要區域網絡內的所有交換機支援融合乙太網路，並防止RoCEv2封包通過諸如互聯網等不可靠的廣域網路傳輸。另一種解決方案是增加RoCE協定的可靠性（即可靠的RoCE），向RoCE添加握手，通過犧牲效能為代價提供可靠性。
兩種協定哪種更好的問題取決於供應商。英特爾和Chelsio建議並獨家支援iWARP。Mellanox、Xilinx以及Broadcom推薦並獨家支援RoCE/RoCEv2。思科同時支援RoCE[24]與自家的VIC RDMA協定。網絡行業中的其他供應商則同時提供兩種協定的支援，這些供應商如Marvell、微軟、Linux和Kazan。[25]
兩種協定都經過了標準化，iWARP是IETF定義的基於乙太網路的RDMA，RoCE是InfiniBand貿易協會定義的基於乙太網路的RDMA [26]
供應商[編輯]
支援RoCE的裝置的主要供應商包括：
- Mellanox（已被NVIDIA收購）
- Emulex（已被博通 (公司)收購）
- 博通（Broadcom）
- QLogic（已被Cavium收購）
- 凱為半導體（Cavium）（已被Marvell收購）
- 華為
- Bloombase
參考文獻[編輯]
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- ^ InfiniBand™ Architecture Specification Release 1.2.1 Annex A17: RoCEv2. 2 September 2014 [2018-12-21]. （原始內容存檔於2020-09-17）.
- ^ Ophir Maor. RoCEv2 Considerations. Mellanox. December 2015 [2018-12-21]. （原始內容存檔於2018-04-10）.
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