近年、RDMAネットワークカードの技術応用が世界のイーサネット通信市場に旋風を巻き起こしている。特に、Ali、Tencent、Inspur、Supermicro、Lenovoなどのインターネット大手は、RDMAネットワークカードを大量に導入している。RDMAネットワークカードをサーバーに搭載した。2019年、公式データの報告によると、ダブル11のTmallの1日の売上高は2684億元に達し、注文革新のピークは1秒当たり54万4000トランザクションに達し、1日のデータ処理量は970PBに達した。この衝撃的な値が再び現れた。RDMAネットワークカードの応用は、この話題をトップに押し上げた。

しかし、多くのユーザーは、このデータを見るのはとても印象的だが、実際の環境でRDMAネットワークカードがどのように使われているのか、途方に暮れているという。実は、RDMAネットワークカードの実際の応用は、みんなが思っているほど不思議なものではない。RDMAネットワークカードの登場は、実はサーバー側のデータ処理の遅延を解決するためだ。言い換えれば、RDMAネットワークカードの使命はCPU負荷を減らすことである。ネットワークスループットを向上させ、ネットワーク遅延を減らす。

1 RDMAについて

RDMA（Thel name: Remote Direct Memory Access）とは、リモート・ダイレクト・メモリ・アクセスを意味し、ハイパフォーマンス・コンピューティングの分野で最初に適用され、データセンターで徐々に普及してきたネットワーク通信プロトコルである。RDMAは、ユーザープログラムがオペレーティングシステムのカーネル（CPU）をバイパスし、ネットワーク通信のためにネットワークカードと直接やり取りすることを可能にし、それによって高い帯域幅と極めて小さいレイテンシを提供する。そのため、RDMAネットワークカードの動作原理は、従来のTCP/CPネットワークカードと比較して、コア（CPU）の参加を省略し、すべてのデータがアプリケーションからネットワークカードに直接転送される。

2 RDMAの3つのネットワークプロトコル

現在、RDMAには一般的に次の3つがある。ネットワークプロトコル:インフィニバンド、RoCE、iWARP

1.Infinibandは、RDMAに特化したネットワークプロトコルであり、ハードウェアレベルからデータ伝送の信頼性を確保することができる。InfiniBandの技術仕様や標準仕様が正式に発表されたのは2000年であるが、InfiniBand Architecture(IBA)がクラスタスーパーコンピュータで広く利用されるようになったのは2005年以降である。開発が遅れた最大の理由は、InfinibandがL2からL4まで専用のハードウェアを必要とすることだ。企業のコストは非常に高い。現在、InfiniBandネットワークの主要メーカーはメラノックスである。

2.RoCEはRDMAをイーサネット上に実装するためのネットワークプロトコルであり、RoCE v1とRoCE v2に分けられる。RoCEの下位ネットワークヘッダはイーサネットヘッダであり、上位ウェブヘッダはInfiniBandヘッダであるため、RoCEのアーキテクチャ自体はInfiniBandから移植されたものだと多くのネットユーザーは考えている。RoCEは、メラノックスが市場の需要に応えるために立ち上げた低価格のInfiniBandネットワークである（RoCE v1をサポート）。

RoCEネットワークでは、低遅延を実現するためにロスレス・イーサネットが必要となる。つまり、ネットワークに統合されるイーサネット・スイッチは、ロスレス・トラフィックを維持するために、データセンター・ブリッジング（DCB）とプライオリティ・フロー・コントロール（PFC）メカニズムをサポートしなければならない。しかし、ロスレス・イーサネットの難点は、現代の企業環境における設定が複雑なプロセスであり、スケーラビリティが大幅に制限されることだが、これは強力な資金力を持つ企業にとっては問題ではない。第二に、RoCEはラックサーバーやホストのネットワークカードを直接使用できる。

3. iWARPは、TCP上でRDMAを実行できるネットワークプロトコルである。その利点は、現在の標準 TCP/IP ネットワークで実行できることである。RDMAは、iWARPをサポートするネットワークカードを購入することでのみ使用できる。やや低予算の場合 特に企業に適している。しかし、RoCEよりもパフォーマンスが若干劣るのが欠点です。結局のところ、支払ったものは手に入る。この原則は古来より適用されている。

3、どのようにRDMAネットワークカードのブランドを選択する

諺にもあるように、RDMA ネットワークカードのブランド選択にも同じことが当てはまります。世界市場を見ると、RDMAネットワークカードメーカーには現在、Marvell、intel、Mellanoxの3大ブランドがある。その中で、Marvellは買収されたQlogicブランドであり、MellanoxはNVIDIAに買収されている。

RDMA ネットワークカードのブランドメーカーはどのように選べばよいのでしょうか？まず、メラノックスのインフィニバンド・ネットワークがRDMAネットワークカードの性能を代表するものであることがわかる。ハードウェア伝送による信頼性を確保できるが、生態環境全体に専用ハードウェアを装備する必要がある。現在、イーサネットをサポートするRDMAネットワークカードがリリースされているが、この RDMAネットワークカードはRoCE v1しかサポートしていないため、スイッチ上で優先フロー制御（PFC）メカニズムを満たす必要があり、コストがかかる。この点で、ほとんどのデータセンター企業は除外されている。

残すはRoCE v2とiWARPのみ。インテルはアメリカの会社で、主にCPU処理をしている。RDMAの性能（RoCE v2とiWARPプロトコル）は、800シリーズのイーサネットコントローラですでにサポートされている。RoCE v2はRoCE v1のアップグレード版で、最大の改良点はIPルーティングをサポートしたこと。iWARPプロトコルの最大の特徴は、どのようなIPネットワーク上でも動作可能で、関連ハードウェアのサポート機器の互換性を制限しなくなったことである。この観点から、インテルとメラノックス、インテル RDMAネットワークカードは、よりエコロジカルで互換性があり、費用対効果が高い。

マーヴェルは、前にも述べたように、買収したQlogicブランドである。Qlogicブランドはファイバー・チャネル市場で絶対的な発言権を持っています。世界中の多くの企業顧客がQLogicのソリューションを採用している。RDMAに関しては、QlogicとIntelはRoCEとIntelに等しくコミットしている。iWARPに偏見はありません。顧客は同じアダプターでRoCEとiWARPの両方のプロトコルを使うことができますが、マーベルはイーサネット・ネットワーク・コントローラーを来年販売終了すると発表しました。これは非常に残念なニュースだ。

4.中国企業が独自に研究開発するRDMAネットワークカードメーカー

上記の3巨人に加えて、まだ多くの巨人がいる。RDMAネットワークカード深圳聯瑞電子有限公司など、中国に強力な独自の研究開発能力を持つメーカーがある。2019年、Shenzhen Lianrui Electronics Co.(以下、LR-LINK Lianrui）は、マーベルと戦略的パートナーシップを締結した。ファイバーチャネルにおけるQlogicの強力な強みを生かし、サーバー分野専用のRDMAネットワークカードを開発した。主な製品は、デュアル/4ポート10ギガビットネットワークカード（モデル：LES1004PF-2SFP+, LES1005PF-4SFP+)、25Gサーバー・ネットワーク・カード、10ギガビットおよび25GOCP 3.0ネットワークカード等。Marvellイーサネットネットワークコントローラは来年生産中止となるため、現在、LR-LINK Lianruiの既存のMarvellネットワークカード（RDMA機能）は、一般顧客向けの注文が多くなっています。

また、2020年6月以降、LR-LINK LianruiはIntel 800シリーズをベースとしたイーサネットカードアダプタを独自に開発し始めた。通常販売されている製品は、100Gデュアル光ポートサーバーネットワークカード、100Gシングル光ポートサーバーネットワークカード、25Gデュアル光ポートサーバーネットワークカードで、現在研究終了時点で市場に出回っているのは、25G 4光ポートサーバーネットワークカード、25Gデュアル光ポートOCP3.0ネットワークカード、100GデュアルポートOCP3.0ネットワークカードなどで、性能面ではいずれも低遅延、高ネットワークスループットを実現している また、大容量、CPUオーバーヘッドの節約、RDMA機能のサポートなど優れた機能を備えている。

LR-LINKは、今後も業界の優位性を生かし、高性能、高スループット、低遅延などの特徴を持つネットワークカードを開発し、世界中のお客様に優れた性能を持つプロフェッショナルネットワークカードソリューションを提供できるよう努力してまいります。