发布时间:2021-10-19
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DMA:
DMA(直接内存访问)是一种能力,允许在计算机主板上的设备直接把数据发送到内存中去,数据搬运不需要CPU的参与。
传统内存访问需要通过CPU进行数据copy来移动数据,通过CPU将内存中的Buffer1移动到Buffer2中。DMA模式:可以同DMA Engine之间通过硬件将数据从Buffer1移动到Buffer2,而不需要操作系统CPU的参与,大大降低了CPU Copy的开销。
RDMA是一种host-offload, host-bypass技术,允许应用程序(包括存储)在它们的内存空间之间直接做数据传输。具有RDMA引擎的以太网卡(RNIC)--而不是host--负责管理源和目标之间的可靠连接。使用RNIC的应用程序之间使用专注的QP和CQ进行通讯:
传统的TCP/IP技术在数据包处理过程中,要经过操作系统及其他软件层,需要占用大量的服务器资源和内存总线带宽,数据在系统内存、处理器缓存和网络控制器缓存之间来回进行复制移动,给服务器的CPU和内存造成了沉重负担。尤其是网络带宽、处理器速度与内存带宽三者的严重"不匹配性",更加剧了网络延迟效应。
RDMA是一种新的直接内存访问技术,RDMA让计算机可以直接存取其他计算机的内存,而不需要经过处理器的处理。RDMA将数据从一个系统快速移动到远程系统的内存中,而不对操作系统造成任何影响。
在实现上,RDMA实际上是一种智能网卡与软件架构充分优化的远端内存直接高速访问技术,通过将RDMA协议固化于硬件(即网卡)上,以及支持Zero-copy和Kernel bypass这两种途径来达到其高性能的远程直接数据存取的目标。 使用RDMA的优势如下:
在具体的远程内存读写中,RDMA操作用于读写操作的远程虚拟内存地址包含在RDMA消息中传送,远程应用程序要做的只是在其本地网卡中注册相应的内存缓冲区。远程节点的CPU除在连接建立、注册调用等之外,在整个RDMA数据传输过程中并不提供服务,因此没有带来任何负载。
DMA作为一种host-offload, host-bypass技术,使低延迟、高带宽的直接的内存到内存的数据通信成为了可能。目前支持RDMA的网络协议有:
在三种主流的RDMA技术中,可以划分为两大阵营。一个是IB技术, 另一个是支持RDMA的以太网技术(RoCE和iWARP)。其中, IBTA力挺的技术自然是IB和RoCE, Mellanox公司(一个以色列人搞的小公司)是这方面的急先锋。而iWARP则是IEEE/IETF力挺的技术,主要是Chelsio公司在推进。RoCE和iWARP的争论,请参考Mellanox和Chelsio这两家公司发布的白皮书。
在存储领域,支持RDMA的技术早就存在,比如SRP(SCSI RDMA Protocol)和iSER(iSCSI Extensions for RDMA)。 如今兴起的NVMe over Fabrics如果使用的不是FC网络的话,本质上就是NVMe over RDMA。 换句话说,NVMe over InfiniBand, NVMe over RoCE和NVMe over iWARP都是NVMe over RDMA。
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