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

 

upgrading proxmox mail security 6.4.4 to 7.x

สำหรับผู้ที่ใช้ Proxmox Mail Security 6.x อยู่นะขณะนี้เนื่องจากว่า ทาง Proxmox ประกาศให้ end-of-life...

Read more »

Laptop เครื่องแรกของโลกที่ใช้ RISC-V CPU

เรามาถึงยุคที่เรามีทางเลือกหลากหลายในการเลือกใช้อุปรกณ์ IT อย่างที่ไม่เคยเป็นมาก่อนในประวัติศาสตร์ เช่น CPU ซึ่งก่อนหน้านั้นถูกผูกขาดเพียงแค่ผู้ผลิตรายเดียวมาเป็นระยะเวลาไม่ต่ำกว่า 40 ปี ได้ จนมาถึงยุคปัจจุบันที่เรามีสถาปัตยกรรมหลากหลาย...

Read more »

การคิดราคาค่า license แบบใหม่ ซึ่งมีผลตั้งแต่ปี 2024 เป็นต้นไป ของ VMware

หลังจากการเข้าซื้อกิจการของ Broadcom มีการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญ สิ่งเหล่านี้รวมถึงการยุติการขาย license แบบ ซื้อขาดหรือที่เรียกว่า Perpetual ทั้งหมด เพื่อ...

Read more »

บทช่วยสอนเบื้องต้นสำหรับ iperf3 | เครื่องมือสำหรับทดสอบประสิทธิภาพของเครือข่าย

วันนี้เราจะพาท่านไปรู้จักกับ utility ตัวเล็กๆ ที่ได้รับความนิยมอย่างมาก สำหรับการเช็คความเร็วของอินเตอร์เน็ต และ latency นั่นคือโปรแกรม iperf3 iperf3...

Read more »

Starwind V2V Converter ซอฟต์แวร์ฟรีแปลงและโคลน VM และดิสก์เสมือน พร้อมวิธีการติดตั้งและใช้งานโปรแกรม

StarWind V2V Converter เป็นเครื่องมือฟรีที่ใช้สำหรับการแปลง (convert) ไฟล์ภาพเสมือน (virtual disk files) ระหว่างรูปแบบต่าง...

Read more »

NethSecurity Opensource Firewall | โซลูชันรักษาความปลอดภัยเครือข่ายที่ครบวงจรและมีความยืดหยุ่นสูง

หลายท่านอาจจะรู้จัก pfSense ซึ่งเป็น opensource firewall ที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายดีอยู่แล้ว ทั้งนี่เพราะความเสถียร มีฟีเจอร์จำนวนมาก และ ความยืดหยุ่นของการใช้ฮาร์ดแวร์...

Read more »