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RoCE vs Infiniband vs TCP/IP

Posted on juil. 13, 2022
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switchs pour centres de données

Dans un réseau informatique ou un réseau de télécommunication, les échanges de données sont soumis à un protocole réseau qui permet d’adopter une procédure de communication sans interruption. Il existe plusieurs types de protocoles réseaux comme ARP (Address Resolution Protocol), ICMP (Internet Message Protocol), RDMA (Remote Direct Access Memory) ou TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Chacun possède son propre rôle et sa propre façon de procéder. Alors, entre les protocoles RDMA (RoCE ou Infiniband) et TCP/IP, lequel est le plus adapté aux centres de données ?

 

Qu’est-ce que la technologie RDMA ?

Le RDMA (Remote Direct Access Memory) est une technologie qui permet de transférer directement les données de la mémoire principale d’un ordinateur à celle d’un autre ordinateur. Actuellement, on peut identifier 3 types de réseaux RDMA : RoCE (RDMA over Converged Ethernet), Infiniband et IWARP (Internet Wide Area RDMA Protocol).

Comme son nom l’indique, avec la technologie d’accès direct à la mémoire à distance, nul besoin de solliciter les systèmes d’exploitation, le cache ou l’unité centrale. Cela permet ainsi une communication à haut débit et à faible latence. La technologie est donc très utile pour les processus avec ordinateurs parallèles à grande échelle.

 

Présentation

Afin de mieux savoir lequel de ces protocoles est le mieux adapté aux centres de données, nous allons les présenter en détail : que signifient-ils, sur quelle technologie se basent-ils, quelles sont leurs différentes versions, etc.

Que signifie RoCE ?

Le RoCE (RDMA over Converged Ethernet) est un type de technologie RDMA basé sur Ethernet. Il existe deux versions du RoCE : le RoCE v1 qui est un protocole basé sur la couche de liaison Ethernet et le RoCE V2 mis en œuvre sur la couche de liaison Internet.

Le protocole permet de transférer les données sans travail de la part du CPU. Le mécanisme RoCE permet ainsi de transférer les données efficacement avec une latence très faible sur le réseau Ethernet sans perte. De ce fait, la technologie possède un rapport coût-efficacité très avantageux, des performances élevées tout en gardant une faible consommation d’énergie. Ce type de système est ainsi idéal pour les structures critiques en termes de performance comme le cloud computing, par exemple.

 

Que signifie Infiniband ?

Infiniband est un standard de communication de la nouvelle génération. Ce protocole prend en charge le transfert avec RDMA. Il est adapté aux ordinateurs à haute performance, car il permet le transfert de données avec un débit extrêmement élevé ainsi qu’une faible latence. Souvent, la technologie RDMA via Infiniband est utilisée au niveau des centres de données pour l’interconnexion des clusters d’ordinateurs, des serveurs ou des systèmes de stockage.

Sur Infiniband, l’exécution du protocole RDMA se réalise sur des adaptateurs ou commutateurs Infiniband, contrairement au RoCE qui exécute le protocole sur Ethernet. C’est pour cela qu’à comparaison, Infiniband permet un échange plus rapide de données et une latence plus faible que le RoCE.

Infiniband est également adapté aux environnements de calcul haute performance grâce à sa capacité de prise en charge, sa qualité de service (QoS) et sa capacité de basculement. En effet, le protocole réseau peut prendre en charge jusqu’à plusieurs milliers de nœuds dans un seul sous-réseau. Quant au débit qu’il peut fournir, il peut aller jusqu’à 400 gigabits par seconde. Cependant, l’utilisation des commutateurs IB fait que ce protocole est beaucoup plus exigeant en termes de coût.RoCE vs Infiniband

 

Que signifie TCP/IP ?

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) désigne la suite de protocoles de transmission qui permet aux données de véhiculer sur internet. Comme son nom l’indique, TCP/IP regroupe deux protocoles bien distincts : TCP et IP.

TCP est le protocole de transport qui se charge de la livraison des données entre deux ordinateurs. IP est le protocole d’adressage qui assure l’obtention de l’adresse à laquelle les données seront transférées. Avec le travail de ces deux protocoles, la communication est plus précise et plus fiable entre les ordinateurs. En effet, en cas de problème rencontré au niveau du système lors de l’envoi d’un message en un seul morceau, le message tout entier doit être renvoyé de nouveau.

Le modèle TCP/IP divise les procédures de communications sur 4 couches différentes : couche liaison de données, couche Internet, couche transport et enfin couche application. En acheminant ces quatre couches, les données passent dans un ordre précis. Puis, lorsqu’elles sont réassemblées du côté destinataire, elles passeront dans l’ordre inverse avant d’arriver définitivement au récepteur.TCP/IP

 

Comparaison : RoCE vs. Infiniband vs. TCP/IP

Selon leur mode de fonctionnement, les technologies RDMA et TCP/IP possèdent chacune leurs avantages. Elles agissent donc différemment sur le réseau de stockage distribué. Mais quelles sont les réelles différences entre les variantes du protocole RDMA, à savoir RoCE et Infiniband, et le protocole TCP/IP ? Comparons-les en détail :

  • Performance : RDMA a été développé dans le but de résoudre le problème de latence du traitement. Ce qui signifie qu’en termes de performance, RoCE et Infiniband sont jugés tous deux excellents. En effet, RoCE assure une vitesse et une puissance plus performante sans avoir à remplacer l’infrastructure au niveau des centres de données, ce qui permet de réduire le coût d’investissement total. Tandis qu’Infiniband garantit une communication plus rapide et plus efficace grâce aux liaisons et bus série qu’il utilise pour envoyer les données un bit à la fois. En revanche, TCP/IP fournit une performance moins bonne que RoCE et Infiniband, car il se base sur les ressources de traitement de l’unité centrale ainsi que sur la latence.

  • Coût : Comme RoCE et TCP/IP utilisent de simples commutateurs Ethernet, ces deux technologies sont plus intéressantes au niveau du coût. Par ailleurs, bien que ses performances soient louables, Infiniband est plus onéreux à cause du coût engendré par l’utilisation des cartes d’interface réseau et des commutateurs IB onéreux.

  • Evolutivité : Généralement, tous ces trois types de protocoles justifient d’une évolutivité assez importante. Toutefois, Infiniband est certainement celui qui sort du lot. Effectivement, un seul réseau peut gérer plusieurs milliers de nœuds.

  • Déploiement et gestion : En comparant les trois technologies, nous pouvons affirmer que TCP/IP est le plus facile à déployer et à gérer.

  • Switch : RoCE et TCP/IP utilisent des commutateurs Ethernet pour assurer la transmission de données. Pour Infiniband, il faudra un commutateur IB à architecture indépendante. Le souci avec ce genre de switch est qu’ils sont difficiles à remplacer, mais aussi qu’ils exigent des dispositifs qui prennent en charge le protocole IB.

 

Comment choisir entre les trois ?

Si nous nous basons sur les exigences des centres de données, le meilleur protocole est un protocole capable de fournir une bande passante maximale ainsi qu’une latence ultra faible. Par élimination, il nous reste deux protocoles qui peuvent s’adapter à la tendance actuelle de développement du centre de données : RoCE et Infiniband. En effet, d’après ce que nous avons pu voir, comme il doit solliciter les ressources de traitement de l’unité centrale, TCP/IP est loin de pouvoir répondre à ces exigences, bien qu’il soit facile à déployer et à gérer.

Le choix final entre les deux technologies dépendra donc des besoins spécifiques et du budget personnel de chaque entreprise. Pour ceux qui recherchent les meilleures performances, une gestion facile et un coût modéré, ils peuvent choisir RoCE. Par ailleurs, pour ceux qui souhaitent disposer de la connexion réseau la plus performante, Infiniband sera l’idéal.

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