RoCE vs Infiniband vs TCP/IP

Как известно, сетевые протоколы представляют собой набор правил, регулирующих обмен данными в сети. Remote Direct Memory Access (RDMA) и TCP/IP сетевые протоколы обычно используются в распределенных сетях хранения данных. Как правило, существует три типа RDMA: RDMA over Converged Ethernet (RoCE), Infiniband и Internet Wide Area RDMA Protocol (IWARP). Итак, что это такое и какой из них наиболее подходит для центров обработки данных?

Что такое RoCE?

RDMA over Converged Ethernet (RoCE) - это сетевой протокол, определенный стандартом InfiniBand Trade Association (IBTA), который позволяет передавать данные с одной машины на другую с гораздо меньшей работой центрального процессора. Как правило, существует две основные версии RoCE: RoCEv1 и RoCEv2. RoCE v1 - это протокол канального уровня Ethernet, а RoCE v2 — протокол уровня Интернета.

RoCE добилась меньшей задержки, чем его предшественник, протокол IWARP. Кроме того, преимущества RoCE, такие как высокая затратоэффективность, высокая производительность и низкая потребляемая мощность, могут принести значительную пользу современным коммерческим центрам обработки данных. Он особенно подходит для чувствительных к производительности или ограниченных по стоимости вычислительных сред, таких как облачные вычисления.

Что такое Infiniband?

Infiniband - это сетевой протокол нового поколения, поддерживающий RDMA, который используется в высокопроизводительных вычислениях. Он имеет чрезвычайно высокую пропускную способность и низкую задержку, обычно используется для передачи данных между компьютерами, серверами или системами хранения.

В отличие от RoCE, Infiniband выполняет RMDA через Infiniband адаптеры или коммутаторы вместо Ethernet. Таким образом, Infiniband может добиться более низкой задержки и высокой пропускной способности, чем RoCE. Определенный тип коммутатора Ethernet имеет задержку между портами 230 нс, а задержка InfiniBand коммутатора с тем же количеством портов составляет 100 нс. Однако Infiniband также дороже, потому что необходимо поддерживать IB сетевые карты и коммутаторы.

Что такое TCP/IP?

TCP/TP, or Transmission Control Protocol/Internet Protocol, используется для межсоединения сетевых устройств через Интернет. Он определяет, как данные должны быть упакованы, адресованы, переданы, отправлены и получены. TCP/IP придает большое значение точной передаче данных между двумя компьютерами. Если система столкнулась с какой-либо проблемой при отправке сообщения за один раз, все сообщение дожно отправиться снова.

Кроме того, функциональность TCP/IP делится на четыре различных уровня: канальный уровень, межсетевой уровень, транспортный уровень и прикладной уровень. Данные должны пройти через эти четыре уровня, прежде чем будут получены на другом конце. Затем TCP/IP соберет данные, передав уровни в обратном порядке, и представит их получателям. Таким образом, вы можете повысить производительность или безопасность центров обработки данных, обновив определенные уровни, а не всю систему.

RoCE vs Infiniband vs TCP/IP

Как отмечалось выше, RoCE и Infiniband являются двумя распространенными сетевыми протоколами технологии RDMA. По сравнению с TCP/IP RDMA может получать прямой доступ к данным памяти через сетевой интерфейс, а не через kernel, что обеспечивает передачу с низкой задержкой и высокой производительностью. Эти три сетевых протокола отличаются друг от друга в нескольких аспектах.

• Высокая масштабируемость: все эти три сетевых протокола обладают высокой масштабируемостью и гибкостью, при этом Infiniband является наиболее масштабируемым. Одна подсеть Infiniband может поддерживать десятки тысяч узлов. Кроме того, он также обеспечивает относительно простую и масштабируемую архитектуру, создавая практически неограниченные размеры кластеров с помощью Infiniband маршрутизаторов.

• Высокая производительность: поскольку TCP/IP загружает вычислительные ресурсы и увеличивает задержку, его производительность ниже по сравнению с двумя другими сетевыми протоколами. И RoCE повышает скорость и мощность корпоративных центров обработки данных, одновременно снижает общую стоимость владения без замены инфраструктуры Ethernet. Что касается Infiniband, он использует последовательные каналы и шины для побитовой передачи данных, обеспечивая более быструю и эффективную связь.

• Простое управление: хотя RoCE и Infiniband имеют более низкую задержку и более высокую производительность, чем TCP/IP, последний легче развертывать и управлять. Сетевые администраторы, которые используют TCP/IP для создания устройств и сетевого подключения, требуют лишь небольшого централизованного управления.

• Затратоэффективность: для корпоративных центров обработки данных с ограниченным бюджетом Infiniband, вероятно, не является хорошим выбором. Он использует порты дорогих IB коммутаторов для загрузки большого числа приложений, увеличивая вычислительные затраты, стоимость обслуживания и затраты на управление предприятиями. Напротив, RoCE и TCP/IP с использованием коммутаторов Ethernet более затратоэффективны.

• Сетевые устройства: как показано в таблице ниже, RoCE и TCP/IP обеспечивают передачу данных через коммутаторы Ethernet, в то время как Infiniband использует IB коммутаторы с независимой архитектурой для загрузки приложений. Как правило, IB коммутаторы должны быть межсоединены с устройствами, поддерживающими IB протокол, они относительно закрыты и их трудно заменить.

Какой из них лучше всего подходит для ЦОД?

В настоящее время центры обработки данных нуждаются в максимальной пропускной способности и крайне низких задержках от основного межсоединения. В этом случае традиционные сетевые протоколы TCP/IP не может соответствовать требованиям центра обработки данных, поскольку они загружают вычислительные ресурсы и увеличивают задержку.

Для тех предприятий, которые сделают выбор между RoCE и Infiniband, следует учитывать их уникальные требования и стоимость. Если они предпочитают самое высокопроизводительное сетевое соединение, Infiniband намного лучше. А для тех, которые стремятся к оптимальной производительности, простому управлению и ограниченной стоимости, им следует выбрать RoCE для своих центров обработки данных.