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RoCE vs Infiniband vs TCP/IP

RDMA
2022-11-01
2293
更新：2022-11-02 09:00:16

> By: Howard

众所周知，网络协议是一组管理数据如何在网络中交换的规则。那么，远程直接内存访问（RDMA）和 TCP/IP 网络协议通常用于分布式存储网络。通常，存在三种类型的 RDMA：RDMA over Converged Ethernet (RoCE)、Infiniband 和 Internet 广域 RDMA 协议 (IWARP)。那么，它们是什么，哪一个最适合数据中心？

## 什么是 RoCE？

RDMA over Converged Ethernet (RoCE) 是由 InfiniBand Trade Association (IBTA) 标准定义的网络协议，它允许数据从一台机器传输到另一台机器，而 CPU 完成的工作要少得多。通常，RoCE 有两个主要版本：RoCEv1 和 RoCEv2。RoCE v1 是以太网链路层协议，而 RoCE v2 是互联网层协议。

RoCE 实现了比其前身 IWARP 协议更低的延迟。此外，RoCE的高性价比、高性能、低功耗等优势，可以为现代商业数据中心带来诸多好处。它特别适用于性能敏感或成本受限的计算环境，例如云计算。

## 什么是 Infiniband？

Infiniband 是支持 RDMA 的新一代网络协议，用于高性能计算。它具有极高的吞吐量和极低的延迟，通常用于计算机、服务器或存储系统之间的数据互连。

与 RoCE 不同，Infiniband 通过 Infiniband 适配器或交换机而不是以太网执行 RMDA。因此，Infiniband 可以实现比 RoCE 更低的延迟和更高的带宽。特定类型的以太网交换机的端口到端口延迟为 230 ns，而具有相同端口数的 InfiniBand 交换机则为 100 ns。但是，Infiniband 也更昂贵，因为必须支持 IB NIC 和交换机。

![RoCE 与 Infiniband](https://ngdcn.com/zb_users/upload/2022/11/3vs/tcp111-1652264488-OKoKQ5TpvR.jpg)

## 什么是 TCP/IP？

TCP/TP 或传输控制协议/Internet 协议用于通过 Internet 互连网络设备。它确定了数据应该如何被打包、寻址、传输、路由和接收。TCP/IP 非常重视两台计算机之间的准确数据传输。如果系统在一次发送消息时遇到问题，则必须重新发送整个消息。

此外，TCP/IP 的功能分为四个不同的层：数据链路层、互联网层、传输层和应用层。数据在被另一端接收之前必须经过这四层。然后，TCP/IP 将通过以相反顺序传递层来重组数据并将其呈现给接收器。这样，您可以通过升级某些层而不是整个系统来提高数据中心的性能或安全性。

![TCP/IP](https://ngdcn.com/zb_users/upload/2022/11/3vs/tcp222-1652264519-vIgjbaFUS1.jpg)

## RoCE vs Infiniband vs TCP/IP

如前所述，RoCE 和 Infiniband 是 RDMA 技术的两种常见的网络协议。与 TCP/IP 相比，RDMA 通过网络接口而不是内核直接访问内存数据，实现了低延迟和高性能传输。这三种网络协议在几个方面彼此不同。

|          |   RoCE   | 无限带  |  TCP/IP  |
| :------: | :------: | :-----: | :------: |
| 高扩展性 |    √     |   √√    |    √     |
|  高性能  |    √     |    √    |    ×     |
| 易于管理 |    ×     |    ×    |    √     |
| 成本效益 |    √     |    ×    |    √     |
| 网络设备 | 网络设备 | IB交换机 | 网络设备 |

◼ **高可扩展性：**这三种网络协议都具有高可扩展性和灵活性，其中 Infiniband 是最具可扩展性的。Infiniband 的单个子网可以支持数万个节点。此外，它还提供了相对简单和可扩展的架构，通过 Infiniband 路由器创建几乎无限的集群规模。
◼ **高性能：**由于 TCP/IP 会增加 CPU 处理资源和延迟，因此与其他两种网络协议相比，它的性能更差。RoCE 提高了企业数据中心的速度和功率，同时降低了总拥有成本，而无需更换以太网基础设施。至于 Infiniband，它使用串行链路和总线一次一位地发送数据，从而实现更快、更高效的通信。
◼ **易于管理：**虽然 RoCE 和 Infiniband 相比 TCP/IP 具有更低的延迟和更高的性能，但后者更易于部署和管理。使用 TCP/IP 建立设备和网络连接的网络管理员只需要很少的中央管理。
◼ **成本效益：**对于预算有限的企业数据中心，Infiniband 可能不是一个好的选择。它使用昂贵的IB交换端口承载大量应用，增加了企业的计算成本、维护成本和管理成本。相比之下，使用以太网交换机的 RoCE 和 TCP/IP 更具成本效益。
◼ **网络设备：**如上表所示，RoCE和TCP/IP均通过以太网交换机实现数据传输，而Infiniband采用独立架构的IB交换机承载应用。通常情况下，IB交换机必须与支持IB协议的设备互连，并且相对封闭，难以更换。

## 哪一个最适合数据中心？

如今，数据中心需要来自底层互连的最大带宽和极低的延迟。在这种情况下，传统的 TCP/IP 网络协议无法满足数据中心的需求，因为它们会增加 CPU 处理资源和高延迟。

对于那些在 RoCE 和 Infiniband 之间做出选择的企业，应考虑其独特的要求和成本。如果他们更喜欢最高性能的网络连接，Infiniband 会更好。而对于那些寻求最佳性能、易于管理和有限成本的人来说，他们应该为他们的数据中心选择 RoCE。

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