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第1章 InfiniBand および RDMA について

InfiniBand は、以下の 2 つを指します。

  • InfiniBand ネットワーク用の物理リンク層プロトコル
  • リモートダイレクトメモリーアクセス (RDMA) テクノロジーの実装である InfiniBand Verbs API

RDMA は、オペレーティングシステム、キャッシュ、またはストレージを使用せずに、2 台のコンピューターのメインメモリー間のアクセスを提供します。RDMA を使用すると、データは、高スループット、低レイテンシー、低 CPU 使用率で転送されます。

通常の IP データ転送では、あるマシンのアプリケーションが別のマシンのアプリケーションにデータを送信すると、受信側で以下のアクションが起こります。

  1. カーネルがデータを受信する必要がある。
  2. カーネルが、データがアプリケーションに属するかどうかを判別する必要がある。
  3. カーネルは、アプリケーションを起動する。
  4. カーネルは、アプリケーションがカーネルへのシステムコールを実行するまで待機する。
  5. アプリケーションは、データをカーネルの内部メモリー領域から、アプリケーションが提供するバッファーにコピーする。

このプロセスは、ホストアダプターがダイレクトメモリーアクセス (DMA) を使用する場合には、システムのメインメモリーにほとんどのネットワークトラフィックをコピーするか、または少なくとも 2 回コピーされることを意味します。さらに、コンピューターはいくつかのコンテキストスイッチを実行して、カーネルとアプリケーションを切り替えます。これらのコンテキストスイッチは、他のタスクの速度を低下させる一方で、高いトラフィックレートで高い CPU 負荷を引き起こす可能性があります。

従来の IP 通信とは異なり、RDMA 通信は通信プロセスでのカーネルの介入を回避します。これにより、CPU のオーバーヘッドが軽減されます。RDMA プロトコルは、パケットがネットワークに入った後、どのアプリケーションがそれを受信し、そのアプリケーションのメモリー空間のどこに格納するかをホストアダプターが決定することを可能にします。処理のためにパケットをカーネルに送信してユーザーアプリケーションのメモリーにコピーする代わりに、ホストアダプターは、パケットの内容をアプリケーションバッファーに直接配置します。このプロセスには、別個の API である InfiniBand Verbs API が必要であり、アプリケーションは RDMA を使用するために InfiniBand Verbs API を実装する必要があります。

Red Hat Enterprise Linux は、InfiniBand ハードウェアと InfiniBand Verbs API の両方をサポートしています。さらに、InfiniBand 以外のハードウェアで InfiniBand Verbs API を使用するための次のテクノロジーをサポートしています。

  • Internet Wide Area RDMA Protocol (iWARP): IP ネットワーク上で RDMA を実装するネットワークプロトコル。
  • RDMA over Converged Ethernet (RoCE)、別名 InfiniBand over Ethernet (IBoE): RDMA over Ethernet ネットワークを実装するネットワークプロトコル

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