RDMA：遠端直接存取資料，國產網路卡

各式各樣的資料在網路介質中透過網路協議(如TCP/IP)進行傳輸時，如果資訊量過大而不加以限制的話，那麼超額的網路流量就會導致裝置反應緩慢，由此就造成了網路延遲。

延遲越低越好，效率越高越好，這不僅僅是資料中心網路的要求，我們平常使用的內部網路同樣也希望如此。當前的網路速度有萬兆、2.5萬兆、4萬兆，甚至10萬兆、20萬兆……的趨勢都已經來了，網路頻寬似乎已經不是主要的瓶頸了，而伺服器系統和CPU本身逐步轉為了制約網路I/O的瓶頸，影響伺服器的整體效能。

1. 如何解決問題？

解決問題的基本思路就是：透過應用程式直接讀取和寫入遠端記憶體，而無需CPU介入進行多次複製記憶體，還可繞過核心直接向網路卡寫資料，實現了高吞吐量、超低時延和低CPU開銷的效果。

實現這樣功能的技術就是RDMA（Remote Direct Memory Access）技術，也就把RDMA【遠端直接資料存取】技術運用到了網路卡控制器上。

那麼具有RDMA功能的網路卡和不具有RDMA網路卡的有什麼不同呢？

首先不具備RDMA功能的網路卡的傳輸路徑過程是：應用程式--->系統--->記憶體--->CPU--->記憶體--->硬碟---->記憶體--->網路卡。

而具有RDMA功能的網路卡，在進行資料傳輸時候，網路卡繞過CPU來實現伺服器間的記憶體資料交換：應用程式--->記憶體--->硬碟---->記憶體--->網路卡。大大地簡化了過程，傳輸效率有了明顯的提升。

具有RDMA功能的網路和不具有RDMA功能的網路工作示意【圖片來自網路】

（綠色表示RDMA的工作路徑，橙色表示不具有RDMA功能的工作路徑）

RDMA作為一種硬體實現的網路傳輸技術，可以大幅提升網路傳輸實效，幫助網路IO密集的業務（比如分散式儲存、分散式資料庫等）獲得更低的時延以及更高的吞吐。

目前市場上能夠支援RDMA功能的網路卡產品並不普及，如我們熟知的Intel網路卡，也只在X722-da2/da4上加入了單一的iWARP功能。

而由深圳市聯瑞電子有限公司推出的三款國產萬兆光纖網路卡：聯瑞LRES1004PF-2SFP+、聯瑞LRES1005PF-4SFP+、聯瑞LRES1009PF-SFP+均具有RoCE和iWARP的RDMA功能，同時成為國內首批具有RDMA功能的國產網路卡之一。接下來還會有25G的支援RDMA的光纖網路卡上市，我們拭目以待。

支援RDMA功能的萬兆光纖網路卡

2. RDMA的應用

（1）在伺服器群集上應用

RDMA用來把小型伺服器連線為一個群集；可以處理一些十幾顆處理器的高階伺服器才能夠處理的大型資料庫。

（2）在高速叢集和伺服器區域網上應用

採用RDMA來獲取高效能的協議，包括SDP（Sockets Direct Protocol）、SRP（SCSI RDMA Protocol）和DAFS（Direct Access File System）；

（3）在分散式應用程式的叢集上應用

採用RDMA的通訊庫，包括DAPL（Direct Access Provider Library）、MPI（Message Passing Interface）和VIPL（Virtual Interface Provider Library），執行在分散式應用程式的叢集是RDMA 能夠大顯身手的領域之一；

透過DAPL或VIPL以及叢集上執行的資料庫軟體來使用RDMA，可在相同的節點數目下獲得更高的效能和更好的延展性。使用MPI的叢集科技運算應用程式，透過支援互連RDMA 實現了低延遲時間低開銷和高吞吐量，這一結果也使它獲得了巨大的效能提升其他初期的RDMA 應用；

iWARP/RDMA這類技術是透過DAFS的遠端檔案伺服器訪問、透過SRP的儲存裝置訪問RDMA技術成為高速叢集系統和儲存域網路的基本特徵技術。

還有用於RDMA的iSCSI擴充套件的iSER，充分利用了RDMA的功能。

RDMA的其他早期應用還有透過DAFS的遠端檔案伺服器訪問和透過SRP的刀鋒伺服器儲存訪問。

（4）在NAS和SAN上應用

傳統的直連儲存DAS是以伺服器為中心的儲存結構，這一儲存體系結構存在容量限制、連線距離有限、不易於共享和管理等不可克服的缺點。已經不能夠滿足網路時代的應用需求，

儲存技術發生巨大變化出現了，出現瞭如：網路附加儲存NAS、儲存區域網路SAN。這些既能為網路上的應用系統提供豐富快速簡便的儲存資源，又能共享儲存資源並對其實施集中管理，成為當前理想的儲存管理和應用模式，

但NAS結構存在一些難以解決的問題如：傳輸能力有限、可擴充套件性有限、資料備份能力有限、並且不能對資料庫服務提供有效的支援。

DAFS把RDMA的優點和NAS的儲存能力整合在一起，全部的讀寫操作都直接透過RDMA驅動器執行，從而降低了網路檔案協議所帶來的系統負載，今後的NAS儲存系統將會採用DAFS技術來提高系統效能，並且在效能和價格上與SAN 儲存系統進行有力的競爭。

（5）在高效能資料中心上應用

資料中心、AI訓練、雲端儲存等