RoCE、iWARP、IB和TCP等网络的基本知识及差异对比

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在分布式存储网络中，我们使用的协议有RoCE、Infiniband（IB）和TCP/IP。其中RoCE和IB属于RDMA(RemoteDirect Memory Access)技术，他和传统的TCP/IP有什么区别呢，接下来我们将做详细对比。

RDMA和TCP/IP

面对高性能计算、大数据分析等IO高并发、低时延应用，现有TCP/IP软硬件架构不能满足应用的需求，这主要体现在传统的TCP/IP网络通信是通过内核发送消息，这种通信方式存在很高的数据移动和数据复制的开销。RDMA(RemoteDirect Memory Access)技术全称远程直接内存访问，就是为了解决网络传输中服务器端数据处理的延迟而产生的。如图1-1，RDMA技术能直接通过网络接口访问内存数据，无需操作系统内核的介入。这允许高吞吐、低延迟的网络通信，尤其适合在大规模并行计算机集群中使用。

图1-1 RDMA和传统TCP/IP比较

RDMA的种类

目前有三种RDMA网络，分别是Infiniband、RoCE(RDMA over Converged Ethernet)、iWARP。

其中，Infiniband是一种专为RDMA设计的网络，从硬件级别保证可靠传输 ，技术先进，但是成本高昂。 而RoCE 和 iWARP都是基于以太网的RDMA技术，这使高速、超低延时、极低CPU使用率的RDMA技术得以部署在目前使用最广泛的以太网上。

如图1-2所示，RoCE协议有RoCEv1和RoCEv2两个版本，RoCEv1是基于以太网链路层实现的RDMA协议(交换机需要支持PFC等流控技术，在物理层保证可靠传输)，而RoCEv2是以太网TCP/IP协议中UDP层实现，引入IP解决了扩展性问题。

图1-2 RDMA网络种类

表1-1 RoCE和InfiniBand比较

	InfiniBand	iWARP	RoCE
性能	最好	稍差（受TCP影响）	与InfiniBand相当
成本	高	中	低
稳定性	好	差	较好
交换机	IB交换机	以太网交换机	以太网交换机

由表1-1所示，三种RDMA网络的特点总结如下：

• InfiniBand：设计之初就考虑了 RDMA，从硬件级别保证可靠传输，提供更高的带宽和更低的时延。但是成本高，需要支持IB网卡和交换机。
• RoCE：基于 Ethernet 做 RDMA，消耗的资源比 iWARP 少，支持的特性比 iWARP 多。可以使用普通的以太网交换机，但是需要支持RoCE的网卡。
• iWARP：基于TCP的RDMA网络，利用TCP达到可靠传输。相比RoCE，在大型组网的情况下，iWARP的大量TCP连接会占用大量的内存资源，对系统规格要求更高。可以使用普通的以太网交换机，但是需要支持iWARP的网卡。

分布式存储中常用的网络协议

• IB：常用于DPC场景中的存储前端网络。
• RoCE：常用于存储后端网络。
• TCP/IP：常用于业务网络。