RDMA(远程直接内存访问)原理架构图文详解+与传统通信模式对比
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发布时间：2024-10-19 04:32
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时间：2024-11-02 13:25
RDMA（远程直接内存访问）是一种新直接内存访问技术，它允许计算机直接访问其他计算机的内存，无需处理器干预。RDMA将数据快速传输到远程系统内存中，不对操作系统产生影响。其基本原理包括远程（Remote）、直接（Direct）、内存（Memory）和访问（Access）。RDMA与传统TCP/IP通信相比，发送和接收、读写操作中，RDMA网卡直接与已注册内存区域进行数据传输，速度快且无需CPU参与，节省资源。
使用RDMA的优势包括低延迟、高吞吐量和降低CPU负载。目前支持RDMA的网络协议主要有InfiniBand、iWARP（RDMA over TCP/IP）和RoCE（RDMA over Converged Ethernet）。RDMA通过OpenFabric Alliance提供的Verbs API和OFED协议栈支持多种传输层协议。RDMA应用与RNIC之间的传输接口层称为Verbs或RDMA API。在实际应用中，SEND/RECEIVE多用于连接控制类报文，而数据报文通过READ/WRITE完成。
RDMA的关键概念包括内存注册（Memory Registration）、队列（Queues）和Send/Recv操作。内存注册创建指向操作内存区域的本地和远程键。RDMA支持三种队列：发送队列、接收队列和完成队列，成对创建为Queue Pairs。RDMA操作异步进行，SEND/RECEIVE为双边操作，READ/WRITE为单边操作。RDMA的双边操作类似于传统网络中的底层buffer pool，实现零拷贝和内核旁路，适用于传输短控制消息。READ和WRITE操作则为单边操作，无需远程应用感知，适用于批量数据传输。
使用RDMA首先建立至应用程序内存的数据路径，通过RDMA专用的verbs接口建立路径，建立后即可直接访问用户空间缓冲。RDMA工作过程包括双边操作和单边操作流程，双边操作适用于传输短控制消息，单边操作适用于批量数据传输。RDMA技术提供低延迟、高吞吐量和CPU负载降低的优势，适用于高性能计算和大数据处理场景。
