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

 

ปรับปรุงแอปพลิเคชันให้ทันสมัยด้วยการนำ In-Memory Database มาใช้งาน

การต้องการการตอบสนองที่ดีนั้นเป็นสิ่งที่ทุกคนฝันหา และ ต้องบอกว่า ในยุคปัจจุบันนั้น ยิ่งเร็วมากก็ยิ่งได้เปรียบมาก แต่ด้วยขนาดข้อมูลที่เยอะขึ้น การใช้เทคนิคเดิมๆ ในการดึงข้อมูลดูเหมือนจะทำให้สิ่งที่เราต้องการนั้นกลับสวนทางกัน เพราะว่า การตอบสนองนั้นจะยิ่งช้าลงเมื่อข้อมูลเยอะขึ้น...

Read more »

Move to Electronic Quotation Issuing System

ซอฟต์แวร์ออกใบเสนอราคาและ Billing แบบอิเล็กทรอนิกส์: ตัวช่วยสำคัญของธุรกิจยุคใหม่ ในยุคที่เทคโนโลยีเข้ามามีบทบาทในทุกมิติของธุรกิจ ซอฟต์แวร์เชิงธุรกิจหรือ Business Software ที่ช่วยในการจัดการเอกสารทางการเงิน เช่น...

Read more »

Opensource PDF Editor 4 ตัวที่ได้รับความนิยมสูง

สำหรับสังคม opensource แล้ว มีระบบที่มีความเสถียร สำหรับระบบเครือข่าย และ ระบบปฏิบัติการที่มีชื่อเสียงมาอย่างยาวนานแล้ว แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซอฟต์แวร์ สำหรับธุรกิจ...

Read more »

ระบบสำรองข้อมูลหรือแบ็คอัพสำหรับ Proxmox VE

สำหรับหลายคนที่ เพิ่งเปลี่ยนมาใช้ หรือ กำลังจะเปลี่ยนมาใช้ Proxmox VE หรือใช้มานานแล้วก็ตาม มันจะมีคำถามถึง ระบบสำรองข้อมูลสำหรับ Proxmox...

Read more »

Grafana Installation on Ubuntu 24.04

Grafana คือซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สที่ใช้สำหรับแสดงผลข้อมูลในรูปแบบแดชบอร์ด โดยสามารถนำข้อมูลจากหลายแหล่งข้อมูล มาสร้างเป็นกราฟ ตาราง หรือการแสดงผลอื่น ๆ ที่เข้าใจง่าย และสวยงาม และ...

Read more »

InfluxDB และวิธีการติดตั้งบน Ubuntu 24.04

Time Series Database (TSDB) คืออะไร Time Series Database (TSDB) คือฐานข้อมูลที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับจัดเก็บข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา...

Read more »