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RoCE, Infiniband e TCP/IP

Updated on lug 20, 2022
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Come è risaputo, un protocollo di rete rappresenta una serie di regole che governano le modalità di scambio di dati sulla rete. I protocolli di rete Remote Direct Memory Access (RDMA) e TCP/IP sono solitamente utilizzati in reti d'archiviazione distribuite. Tipicamente vi sono tre tipi di RDMA: RDMA over Converged Ethernet (RoCE), Infiniband e Internet Wide Area RDMA Protocol (IWARP). Cosa sono e quali di essi è il più adatto per i data center?

 

Cosa è RoCE?

RDMA over Converged Ethernet (RoCE) è un protocollo di rete definito dallo standard di InfiniBand Trade Association (IBTA), il quale permette il trasferimento di dati da una macchina all'altra con molto meno lavoro da parte della CPU. In termini generali vi sono due versioni principali di RoCE: RoCEv1 and RoCEv2. RoCEv1 è un protocollo di layer link Ethernet, mentre RoCEv2 è un protocollo di layer internet.

RoCE consente latenza più bassa del suo predecessore, il protocollo IWARP. I vantaggi di RoCE, come alta economicità, alte prestazioni e basso consumo energetico, possono portare molti vantaggi ai moderni data center commerciali. È particolarmente adatto per ambienti sensibili al fattore prestazione o per la computazione con vincoli di costi, come il cloud computing.

 

Cosa è Infiniband?

Infiniband è un protocollo di rete di nuova generazione che supporta RDMA, utilizzato per la computazione ad alte prestazioni. Ha un throughput estremamente alto e bassa latenza, utilizzato solitamente per l'interconnessione tra computer, server o sistemi d'archiviazione.

Diversamente da RoCE, Infiniband esegue RDMA su adattatori Infiniband o switch invece dell'Ethernet. Perciò, Infiniband può raggiungere bassa latenza e maggiore larghezza di banda di RoCE. Un generico tipo di switch Ethernet ha una latenza porta a porta di 230 ns, mentre uno switch Infiniband con lo stesso numero di porte ha 100 ns. Infiniband è però più costosa perché deve supportare IB NIC e gli switch.RoCE vs Infiniband

 

Cosa è TCP/IP?

TCP/IP, o Trasmission Control Protocol/internet Protocol, è utilizzato per interconnettere dispositivi di rete sull'Internet. Identifica come i dati devono essere pacchettizzati, indirizzati, tramessi, inoltrati e ricevuti. TCP/IP mette molta enfasi sulla trasmissione accurata dei dati tra due computer. Se il sistema ha problemi durante l'invio del messaggio al primo tentativo, l'intero messaggio deve essere inviato di nuovo.

La funzionalità TCP/IP, inoltre, si divide in quattro differenti livelli: datalink layer, internet layer, transport layer e application layer. I dati devono passare attraverso questi quattro livelli prima di essere ricevuti dall'altro lato. TCP/IP poi riassemblerà i dati che passano attraverso i livelli nell'ordine opposto e li presenterà ai destinatari. In questo modo le prestazioni o la sicurezza dei data center possono essere migliorate aggiornando alcuni livelli invece dell'intero sistema.TCP/IP

 

RoCE vs Infiniband vs TCP/IP

Come detto sopra, RoCE e Infiniband sono due protocolli di rete comuni della tecnologia RDMA. In confronto a TCP/IP, RDMA ha diretto accesso alla memoria dati attraverso l'interfaccia di rete invece del kernel, permettendo bassa latenza e trasmissione ad alte prestazioni. Questi tre protocolli di rete sono diversi uno dall'altro in diversi aspetti.

  RoCE Infiniband TCP/IP
Alta scalabilità √√
Alte prestazioni ×
Facile gestione × ×
Economicità ×
Dispositivo di rete Dispositivo di rete IB switch Dispositivo di rete
  • Alta scalabilità: Questi tre protocolli di rete hanno alta scalabilità e flessibilità, con Infiniband che è il più scalabile. Una singola sottorete di Infiniband può supportare decine di migliaia di nodi. Fornisce inoltre un'architettura di rete relativamente semplice e scalabile, creando dimensioni di cluster quasi senza limiti attraverso i router Infiniband.

  • Alte prestazioni: Poiché TCP/IP obera le risorse di elaborazione della CPU e la latenza, ha prestazioni peggiori rispetto agli altri due protocolli. RoCE aumenta invece la velocità e l'energia nei data center enterprise riducendo le spese complessive di proprietà senza sostituire l'infrastruttura Ethernet. Infiniband utilizza link e bus seriali per inviare un po' di dati per volta, permettendo comunicazioni più veloci e più efficienti.

  • Facile gestione: Sebbene RoCE e Infiniband abbiano latenza più bassa e prestazioni più alte di TCP/IP, quest'ultimo è più semplice da utilizzare e gestire. Gli amministratori di rete che utilizzano TCP/IP per realizzare dispositivi e connettività di rete hanno bisogno solo di poca gestione centrale.

  • Economicità: Per i data center enterprise che hanno budget limitato, Infiniband non rappresenta probabilmente una buona scelta. Utilizza costose porte switch IB per reggere un grande numero di applicazioni, aumentando in tal modo i costi di computazione, manutenzione e gestione delle imprese. Al contrario, RoCE e TCP/IP, utilizzando switch ethernet, sono più vantaggiosi.

  • Dispositivi di rete: Come mostrato dalla tabella sopra, sia RoCE che TCP/IP raggiungono trasmissione dati tramite switch ethernet, mentre Infiniband usa switch IB con un'architettura indipendente per le applicazioni. Tipicamente, gli switch IB devono essere interconnessi con dispositivi che supportino il protocollo IB e siano relativamente chiusi e difficili da sostituire.

 

Qual è meglio per i data center?

Al giorno d'oggi i data center richiedono il massimo di larghezza di banda e latenza estremamente bassa da parte dell'interconnessione. Con queste circostanze, il tradizionale protocollo di rete TCP/IP non può tenere il passo con i requisiti di un data center poiché oberano le risorse di elaborazione della CPU e a causa dell'alta latenza.

Le imprese che devono scegliere tra RoCE e Infiniband devono considerare le proprie necessità specifiche e i costi. Se si preferisce una connessione di rete ad alte prestazioni, Infiniband è molto meglio. Mentre coloro che cercano migliori prestazioni, facile gestione e spese limitate dovrebbero scegliere RoCe per i propri data center.

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