简谈以太网RDMA网卡的应用

　　各式各样的数据在网络介质中通过网络协议（如TCPIP）进行传输时，如果信息量过大而不加以限制的话，那么超额的网络流量就会导致设备反应缓慢，由此就造成了网络延迟。
　　延迟越低越好，效率越高越好，这不仅仅是数据中心网络的要求，我们平常使用的内部网络同样也希望如此。当前的网络速度有万兆、2。5万兆、4万兆，甚至10万兆、20万兆的趋势都已经来了，网络带宽似乎已经不是主要的瓶颈了，而服务器系统和CPU本身逐步转为了制约网络IO的瓶颈，影响服务器的整体性能。
　　1。如何解决问题？
　　解决问题的基本思路就是：通过应用程序直接读取和写入远程内存，而无需CPU介入进行多次拷贝内存，还可绕过内核直接向网卡写数据，实现了高吞吐量、超低时延和低CPU开销的效果。
　　实现这样功能的技术就是RDMA（RemoteDirectMemoryAccess）技术，也就把RDMA【远程直接数据存取】技术运用到了网卡控制器上。
　　那么具有RDMA功能的网卡和不具有RDMA网卡的有什么不同呢？
　　首先不具备RDMA功能的网卡的传输路径过程是：应用程序系统内存CPU内存硬盘内存网卡。
　　而具有RDMA功能的网卡，在进行数据传输时候，网卡绕过CPU来实现服务器间的内存数据交换：应用程序内存硬盘内存网卡。大大地简化了过程，传输效率有了明显的提升。
　　具有RDMA功能的网络和不具有RDMA功能的网络工作示意【图片来自网络】
　　（绿色表示RDMA的工作路径，橙色表示不具有RDMA功能的工作路径）
　　RDMA作为一种硬件实现的网络传输技术，可以大幅提升网络传输实效，帮助网络IO密集的业务（比如分布式存储、分布式数据库等）获得更低的时延以及更高的吞吐。
　　目前市场上能够支持RDMA功能的网卡产品并不普及，如我们熟知的Intel网卡，也只在X722da2da4上加入了单一的iWARP功能。
　　而由深圳市联瑞电子有限公司推出的三款国产万兆光纤网卡：联瑞LRES1004PF2SFP、联瑞LRES1005PF4SFP、联瑞LRES1009PFSFP均具有RoCE和iWARP的RDMA功能，同时成为国内首批具有RDMA功能的国产网卡之一。接下来还会有25G的支持RDMA的光纤网卡上市，我们拭目以待。
　　2。RDMA的应用
　　（1）在服务器群集上应用
　　RDMA用来把小型服务器连接为一个群集；可以处理一些十几颗处理器的高端服务器才能够处理的大型数据库。
　　（2）在高速集群和服务器区域网上应用
　　采用RDMA来获取高性能的协议，包括SDP（SocketsDirectProtocol）、SRP（SCSIRDMAProtocol）和DAFS（DirectAccessFileSystem）；
　　（3）在分布式应用程序的集群上应用
　　采用RDMA的通信库，包括DAPL（DirectAccessProviderLibrary）、MPI（MessagePassingInterface）和VIPL（VirtualInterfaceProviderLibrary），运行在分布式应用程序的集群是RDMA能够大显身手的领域之一；
　　通过DAPL或VIPL以及集群上运行的数据库软件来使用RDMA，可在相同的节点数目下获得更高的性能和更好的延展性。使用MPI的集群科技运算应用程序，通过支持互连RDMA实现了低延迟时间低开销和高吞吐量，这一结果也使它获得了巨大的性能提升其他初期的RDMA应用；
　　iWARPRDMA这类技术是通过DAFS的远程文件服务器访问、通过SRP的存储设备访问RDMA技术成为高速集群系统和存储域网络的基本特征技术。
　　还有用于RDMA的iSCSI扩展的iSER，充分利用了RDMA的功能。
　　RDMA的其他早期应用还有通过DAFS的远程文件服务器访问和通过SRP的刀片服务器存储访问。
　　（4）在NAS和SAN上应用
　　传统的直连存储DAS是以服务器为中心的存储结构，这一存储体系结构存在容量限制、连接距离有限、不易于共享和管理等不可克服的缺点。已经不能够满足网络时代的应用需求，
　　存储技术发生巨大变化出现了，出现了如：网络附加存储NAS、存储区域网络SAN。这些既能为网络上的应用系统提供丰富快速简便的存储资源，又能共享存储资源并对其实施集中管理，成为当前理想的存储管理和应用模式，
　　但NAS结构存在一些难以解决的问题如：传输能力有限、可扩展性有限、数据备份能力有限、并且不能对数据库服务提供有效的支持。
　　DAFS把RDMA的优点和NAS的存储能力集成在一起，全部的读写操作都直接通过RDMA驱动器执行，从而降低了网络文件协议所带来的系统负载，今后的NAS存储系统将会采用DAFS技术来提高系统性能，并且在性能和价格上与SAN存储系统进行有力的竞争。
　　（5）在高性能数据中心上应用
　　数据中心、AI训练、云存储等
　　关于联瑞
　　深圳市联瑞电子有限公司（简称：深圳联瑞）是一家成立于2006年的专业以太网卡解决方案提供商，是集各种接口以太网网卡研发、生产、销售及服务于一体的科技型企业，旗下拥有LRLINK品牌商标。公司通过ISO9001：2015质量管理体系认证，先后加入PCISIG行业协会、中国机器视觉产业联盟、讯石光通讯网。公司坚持做专、做精、做强的战略方针，弘扬务实创新、追求卓越的企业精神，始终把推动科技创新、振兴民族品牌作为联瑞人的责任和义务。公司自主研发生产的产品均通过FCC、CE、ROHS等国际权威认证以及国家行业认证，并已广泛运用于政府机关、军工企业、电信运营商、银行、证券、高等院校等企事业单位，以及互联网数据中心、云计算、工业自动化、机器视觉等专业领域。
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