RDMA网卡在实际环境中的应用

     近些年来，RDMA网卡的技术应用在全球以太网通讯市场上刮起一股旋风，特别是在阿里、腾讯等一些互联网巨头企业在服务器上大量部署RDMA网卡。2019年，据官方数据报道，天猫双11当天成交额达到2684亿元，订单创新峰值达到54.4万笔/秒，单日数据处理量达到970PB，这个惊为天人的数值出现，再一次将RDMA网卡的应用推上话题的顶峰。但是很多用户表示，看着这数据很牛逼，但是RDMA网卡到底在实际环境中是如何应用的，则是表示一脸懵逼。哈哈哈，其实对于RDMA网卡的实际应用，并没有大家想象中的那么神秘，RDMA网卡的出现，实际上是为了解决服务器端数据处理延迟而产生的，也就是说，RDMA网卡诞生的使命，就是降低CPU负荷，提高网络吞吐量，降低网络延迟。那么，在实际中，RDMA网卡到底是如何应用的，下面，就像小编带领着大家一层一层揭开RDMA网卡的神秘面纱。提到RDMA网卡，首先就不得不提RDMA是个什么东东?

一、RDMA概念

     RDMA（英文全称：Remote Direct Memory Access），意思是远程直接内存访问，这种技术是一种最早应用于高性能计算领域的网络通讯协议，目前已在数据中心逐渐普及。RDMA允许用户程序绕过操作系统内核，直接和网卡交互进行网络通信，从而提供高带宽和极小时延。所以RDMA网卡的工作原理是，与传统的TCP/CP网卡相比，RDMA网卡省略了内核（CPU）的参与，所有数据的传输直接从应用程序到达网卡。

第二、RDMA三种网络协议

     目前，RDMA大体有Infiniband、RoCE、iWARP三种网络协议

     1.Infiniband是一种专为RDMA量身定做的网络协议，可以从硬件级别上保证数据传输的可靠性。虽然InfiniBand技术规格及标准规范在2000年正式发表，但InfiniBand Architecture(IBA)在集群式超级计算机上得到广泛应用的时间却是在2005年以后。发展缓慢的最大原因就是Infiniband要求从L2到L4到需要自己的专用硬件，企业成本非常高，现在做InfiniBand网络的厂商主要是Mellanox。

     2.RoCE是一个允许在以太网上执行RDMA的网络协议，很多网友认为RoCE本身的架构是InfiniBand嫁接过来的，因为RoCE较低的网络标头是以太网标头，较高的网络标头是InfiniBand标头。是Mellanox为符合市场需求推出的低成本的InfiniBand网络。RoCE网络要求有无损以太网才能实现低延迟运行，也这意味着集成到网络中的以太网交换机必须支持数据中心桥接(DCB)和优先流控制(PFC)机制，以此才能维持无损流量，但无损以太网的难点在于，在现代化的企业环境中，配置是一个复杂的流程，并且可扩展性会受到很大的局限，不过这对于财力雄厚的企业来说不是问题。

     3.iWARP 是一个允许在TCP上执行RDMA的网络协议，它的优点是能够运行在当今的标准TCP/IP网络中，只需要采购支持iWARP的网卡就可以采用RDMA，对于财务预算略低的小企业来说，尤为适用。但它的缺点就是在性能上略差于RoCE，毕竟一分价钱一分货，这个道理从古至今一直适用。


  

第三、RDMA网卡品牌如何选择

     常言道，货比三家，对于RDMA网卡品牌选择的同样适用。纵观全球市场，现在做RDMA网卡的品牌厂商主要有三大巨头企业，分别是Marvell、intel、Mellanox，其中Marvell是收购的Qlogic品牌。对于Qlogic品牌，相信大家都不陌生，Qlogic一家拥有悠久历史的专业提供光纤通道主机适配器(HBAs)、嵌入式光纤通道交换机、堆叠式光纤通道交换机为一体的顶级高速存储网络解决方案提供商，它的产品组合一直是全球企业数据中心首选，比如IT行业中的思科、戴尔、EMC、惠普、IBM、NEC公司等都一直采用QLogic的方案。

     话说回来，我们最终应该如何选择RDMA网卡品牌厂商？且听我细细给大家分析，Mellanox的Infiniband网络是RDMA网卡性能最好的代表，可以从硬件传输上保证可靠性，但要求整个生态环境必须配备专用的硬件，成本昂贵，就这一项，已将绝大多数数据中心企业排除在门外。剩下的就只有RoCE和iWARP，intel是美国一家主要做CPU处理的公司，其最新的以太网产品系列中部分高速率网卡已支持RDMA性能，但其要求在使用RDMA网卡协议的时候，需要对相应的硬件进行升级，否则会在一定程度上影响RDMA性能，产品价格也相对较高。Marvell我们前面讲过，他是收购的Qlogic品牌，QLogic品牌在光纤通道市场拥有绝对的话语权，全球众多企业客户都采用QLogic的方案，在RDMA上，QLogic有效地做到对RoCE和iWARP不存在任何偏见，客户能够在同一个适配器上同时使用RoCE和iWARP协议，从客户的立场来说这一点非常重要。

第四、国内首家自主研发生产RDMA网卡厂商

     2019年，深圳市联瑞电子有限公司（以下简称：LR-LINK联瑞）与Marvell达成战略合作关系，凭借Qlogic在光纤通道的强大实力，打造专供于服务器领域的RDMA网卡。同时，LR-LINK联瑞也成为国内第一家自主研发生产RDMA网卡的厂商。LR-LINK联瑞RDMA网卡采用Qlogic主控方案，可支持RoCE、RoCE v2、iWARP功能协议，与intel X520,X710,XX710主控芯片相比，Qlogic主控方案是业界唯一可实现通用RDMA技术，并行RoCE和iWARP协议的10/25GBE网卡。

     在性能上具有低延迟，高网络吞吐量，节约CPU开销等优异特性，在研发测试中，实时迁移成本，使用RDMA网卡的CPU占有率是TCP/IP的1/4倍。在国内市场上，LR-LINK联瑞目前推出的RDMA网卡主要是双口/四口万兆网卡（型号：LRES1004PF-2SFP+，LRES1005PF-4SFP+）。未来，伴随企业领域对数据中心数据处理需求的高速飞涨LR-LINK联瑞将向25G、40G，甚至更高速率的RDMA网卡研发道路发展，致力为全球客户提供卓越性能的以太网卡解决方案。