RDMA

RDMA ist eine Technologie für direkten Speicherzugriff, die es einem Computer ermöglicht, Daten über ein Netzwerk direkt in den Speicher eines anderen Computers zu übertragen, ohne die CPU oder das Betriebssystem eines anderen Computers zu durchlaufen. RDMA zeichnet sich durch geringe Latenz, hohe Bandbreite und geringe CPU-Auslastung aus. Durch den Einsatz von RDMA kann die Latenz der Datenübertragung effektiv reduziert und die Effizienz der Datenübertragung verbessert werden. Es eignet sich hervorragend für Anwendungsumgebungen wie Hochleistungsrechner oder Rechenzentren, um die Gesamtleistung des Netzwerks zu verbessern.

RDMA ist besonders wichtig in Netzwerken, die schnelle, massive Parallelität erfordern, wie beispielsweise beim Hochleistungsrechnen oder autonomen Fahren. Es kann große Datenmengen gleichzeitig analysieren und verarbeiten und diese mit geringer Latenz und hohen Übertragungsraten übertragen. Dies ermöglicht autonomes Fahren, da das System dabei komplexe Straßenbedingungen analysieren und darauf reagieren muss. Darüber hinaus kann RDMA auch für Berechnungen zwischen Knoten in einem Cluster und für latenzempfindliche Datenbank-Workloads eingesetzt werden.

Wie funktioniert RDMA?

RDMA ist die Implementierung des Übertragungsprotokolls über eine RoCE-fähige Netzwerkkarte. Vor der Übertragung muss eine Verbindung zwischen den beiden RDMA-Knoten hergestellt werden, die über RoCE implementiert wird. Bei Verwendung von RDMA legt die Hostanwendung ihre Datenpakete in einem Speicherpuffer ab und ruft anschließend den Netzwerk- oder Speichertreiber ab. Der Remote Direct Memory Access Stack ermöglicht dem Hardwareadapter den direkten Zugriff auf den Rohpuffer. Dadurch können viele herkömmliche Software-Stacks umgangen und umfangreiche Kopiervorgänge des Speicherpuffers vermieden werden.

Solche Schritte können die Latenz effektiv reduzieren und die Datenübertragung beschleunigen. Wenn beide Geräte RDMA für die Übertragung verwenden, ist die Datenübertragungsgeschwindigkeit höher, als wenn nur ein Gerät RDMA unterstützt.

Die Eigenschaften von RDMA

RDMA verfügt über einige wichtige Funktionen, die dazu beitragen, die Gesamtleistung des Netzwerks zu verbessern und die Effizienz der Datenübertragung zu steigern.

Geringe Latenz: Da RDMA eine direkte Datenübertragung zwischen Remote-Speicher und lokalem Speicher ermöglicht und Schritte wie das Betriebssystem und die CPU umgeht, wird die Kommunikationslatenz erheblich reduziert.

Grosse Bandbreite: Da Daten direkt im Speicher gelesen und geschrieben werden, kann RDMA die Netzwerkbandbreite besser nutzen, die Bandbreitennutzungseffizienz steigern und die Geschwindigkeit der Datenübertragung erhöhen.

CPU-Last reduzieren: Da die RDMA-Datenübertragung nicht von der CPU verarbeitet werden muss, liest sie Daten direkt aus dem Speicher des Computers und schreibt sie in den Speicher eines anderen Computers, wodurch CPU-Eingriffe reduziert und Prozessorressourcen freigegeben werden.

Nullkopie: RDMA ermöglicht die direkte Datenübertragung zwischen Puffern, ohne den Netzwerksoftwarestapel einzubeziehen, wodurch eine Datenreplikation zwischen Netzwerkschichten vermieden wird.

Vorteile von RDMA

RDMA bietet mehrere Vorteile:

Kernel-Bypass: RDMA ermöglicht die Datenübertragung direkt im Benutzerbereich, ohne dass ein Kontextwechsel über den Kernel erforderlich ist. Dieser Ansatz reduziert effektiv den Systemaufruf-Overhead und verbessert die Gesamteffizienz der Datenübertragung.

Nachrichtenbasierte Transaktionen: RDMA verwaltet Daten in Form von diskreten Nachrichten statt kontinuierlichen Datenströmen. Dieser Ansatz vereinfacht die Verarbeitung von Streaming-Daten durch Anwendungen und macht die Aufteilung von Datenströmen in verschiedene Nachrichten oder Transaktionen effizienter und einfacher.

Unterstützung für Scatter/Gather-Einträge: RDMA unterstützt standardmäßig mehrere Scatter/Gather-Einträge. Es kann Daten aus mehreren Speicherpuffern lesen und zu einem Stream zusammenfassen oder einen Datenstrom auf mehrere Speicherpuffer verteilen. Diese Flexibilität verbessert die Effizienz und Flexibilität der Datenverarbeitung.

Fazit

Die RDMA-Technologie verbessert die Netzwerkleistung durch Reduzierung der Netzwerklatenz und Erhöhung der Netzwerkbandbreite. Sie ist für Hightech-Unternehmen unverzichtbar. Bei Fragen zu RDMA wenden Sie sich bitte an die CCIE/HCIE-Ingenieure von QSFPTEK unter [email protected]. Unsere Ingenieure unterstützen Sie umfassend.