Remote Direct Memory Access (RDMA)

Published on April 15, 2023
Remote Direct Memory Access (RDMA)

Remote Direct Memory Access เป็นเทคโนโลยีที่ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกันในระบบเครือข่าย ทำการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่อยู่ในหน่วยความจำได้โดยตรง และ ไม่จำเป็นที่จะต้องอาศัย cache ใน CPU หรือว่า ระบบปฏิบัติการ RDMA นั้นจะช่วยให้ throughput และ ประสิทธิภาพ เพราะว่า มันช่วยให้มีการปล่อยทรัพยากรนั้นทำได้เร็วขึ้น ทำให้อัตราการส่งข้อมูลนั้นเร็วขึ้น และ latency น้อยลง เพราะฉะนั้นทำให้ทั้งความเร็วในการส่งข้อมูลในระบบเครือข่ายและทั้งการทำงานของ storage นั้นดีขึ้นอย่างมาก

RDMA นั้นมีการใช้ protocol เพื่อที่จะทำให้การส่งข้อมูลทั้ง เข้า และ ออก ระหว่างมีปรสิทธิภาพด้วยการใช้ transport protocol ภายใน network card เลย โดยเราจะเรียกว่า RDMA over Converged Ethernet (RoCE) เพื่อให้เกิดการสื่อสารระหว่าง Network Card

 

แสดงการไหลของข้อมูล RDMA

รูปที่ 1 แสดงการไหลของข้อมูล RDMA

 

RDMA นั้นใช้หลักการที่เรียกว่า zero-copy ซึ่งหลักการก็คือ การอ่านหน่วยความจำของ เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ 1 และทำการเขียนไปในหน่วยความจำของเครื่องที่ 2  โดย bypass ระดับชั้น kernel ของระบบปฏิบัติการ ในคอมพิวเตอร์ทั้งสองเครื่อง หลักการของ RDMA นั้นถูกใช้อย่างกว้างขวางใน high-performance computing (HPC) และ hyperconverged (HCI) นอกจากนั้น ก็ยังมีการใช้งานในระบบ cluster และ database ที่จำเป็นต้องใช้ latency ต่ำๆ

การที่เราจะใช้ RDMA ได้นั้นจำเป็นที่จะต้องใช้ NIC ที่สนับสนุน RDMA และ จะต้องใช้ network protocol ซึ่งปัจจุบัน มีอยู่หลายตัวดังต่อไปนี้

  • RDMA over Converged Network (RoCE) ซึ่งเป็นหนึ่งใน protocol ที่จะทำให้ RDMA ทำงานได้บน ethernet โดยปัจจุบัน คือ version 2 (RoCEv2) มันทำงานอยู่บน protocol UDP และ IP อีกชั้นหนึ่ง โดย RoCEv2 นั้นเป็น routable protocol และ ปัจจุบันมันเป็น Protocol ที่แพร่หลายที่สุด ในการใช้งาน RDMA
  • Internet Wide Arewa RDMA Protocol (iWARP) สำหรับ iWARP จะใช้ TCP หรือ SCTP ในการส่งข้อมูล โดยผู้ที่พัฒนา iWARP คือ The Internet Engineering Task Force และ มันทำงานได้โดย ที่ไม่จำเป็นจะต้องอาศัยการสนับสนุน จากทั้ง application และ OS เลย
  • InfiniBand สำหรับ InfiniBand นั้นสนับสนุน RDMA โดย InfiniBand นั้นได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางใน HPC เพราะด้วยความที่มันสนับสนุนความเร็วสูงอย่างมาก เช่น 200Gbps

ในปัจจุบันนั้น มีผู้ผลิตหลายรายในตลาดที่ออกผลิตภัณฑ์ที่สนับสนุน RDMA ออกมาในตลาด เช่น

  • Broadcom and Emulex adapters
  • DELL EMC PowerEdge Server
  • Marvell FastLinQ 45000 Ethernet NICs
  • Nvidia ConnectX network adapters และ InfiniBand
  • Chelsio Terminator 6 iWARAP adapters

 

RDMA ที่มีการใช้ flash-based SSDs และ NVDIMMs

สำหรับ flash storage นั้นเป็นระบบ ที่มีความเร็วสูงกว่า storage system ที่ใช้ disk เป็นอย่างมาก แต่อย่างไรก็ตาม แต่อย่างไรก็ตามซอฟต์แวร์ที่รองรับนั้นก็อาจจะเกิดสภาวะคอขวดขึ้นได้

 

ชุปชีวิต App เก่าของท่าน ด้วยพลังการ reverse-engineering ของ AI

Rebuild the Application by Reverse Engineering the Existing System แน่นอนว่าธุรกิจทุกรูปแบบได้ทำงานบนระบบคอมพิวเตอร์มาหลายสิบปี...

Read more »

Migrate VMware virtual machines to Hyper-V in WAC

Windows Admin Center หรือ WAC นั้นเป็นเครื่องมือในการบริหาร Windows Server ที่เข้ามาแทน Microsoft...

Read more »

Understanding UUID

UUID นั้นต้องเรียกได้ว่ามีข้อถกเถียงกันมานานมา ในการใช้ในการเขียนโปรแกรมและการออกแบบดาต้าเบส วันนี้เราจะไปศึกษาว่ามันคืออะไร และ ในการออกแบบฐานข้อมูลมันเข้ามามีบทบาทอย่างไร UUID คืออะไร UUID ย่อมาจาก...

Read more »

วันสิ้นสุด License Perpetual ของ VMware มาถึงแล้ว รีบย้ายไป Proxmox VE กันเถอะ

ตอนที่ VMware ประกาศว่าจะออก ESXi 9 มานั้น ทุกคนในวงการก็คิดว่า มันน่าจะมาพร้อมการอัพเดทบางส่วนเหมือนทุกๆ ครั้งที่ผ่านมาเช่น การเพิ่มการสนับสนุนฮาร์ดแวร์...

Read more »

Garage ทางเลือกในการแทนที่ MinIO

MinIO นั้นเป็นซอฟต์แวร์ที่จะทำให้เราสามารถเก็บข้อมูลในลักษณะที่เป็น Object ได้ และ เรียกว่าเป็นตัวเลือกที่มีอยู่ไม่มากนักในท้องตลาดหากท่านต้องการจะสร้าง Object Storage Server เพื่อใช้ภายในองค์กร...

Read more »

Time Range Booking System

Time Range Booking คืออะไร และทำไมธุรกิจยุคใหม่จำเป็นต้องใช้ ในยุคที่ลูกค้าคาดหวัง ความรวดเร็วและความแม่นยำ มากขึ้น ระบบจองแบบเดิมที่เลือกแค่วันที่หรือรอบเวลา (slot...

Read more »