5/20/2024，光纖在線(xiàn)訊，01.什么是Infiniband：在當(dāng)今數(shù)據(jù)爆炸的時(shí)代，數(shù)據(jù)中心作為信息處理的中心樞紐，面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的通信方式已經(jīng)難以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求，而InfiniBand技術(shù)的出現(xiàn)，為數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了全新的通信解決方案。

     InfiniBand（IB）是一種高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過(guò)提供低延遲、高帶寬以及可擴(kuò)展性來(lái)滿(mǎn)足大規(guī)模計(jì)算和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨�。讓我們深入了解InfiniBand的基本概念。

     InfiniBand網(wǎng)絡(luò)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直連架構(gòu)。每個(gè)設(shè)備，如服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備或其他計(jì)算資源，都通過(guò)InfiniBand適配器直接連接到網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)有助于降低通信的延遲，提高整體性能。

02.Infiniband產(chǎn)生的原因
     說(shuō)到Infiniband網(wǎng)絡(luò)，我們首先提到傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募軜?gòu)。在傳統(tǒng)的互連結(jié)構(gòu)中，操作系統(tǒng)通常是共享網(wǎng)絡(luò)資源的唯一所有者，這導(dǎo)致應(yīng)用程序無(wú)法直接訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。相反，數(shù)據(jù)傳輸通常需要依賴(lài)操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從應(yīng)用程序的虛擬緩沖區(qū)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)堆棧和線(xiàn)路。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用程序需要通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

     
這個(gè)過(guò)程包括：

· 應(yīng)用程序緩沖區(qū)：數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在應(yīng)用程序的緩沖區(qū)中，等待被傳輸。
· 操作系統(tǒng)介入：應(yīng)用程序通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用等方式請(qǐng)求操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)堆棧中。
· 網(wǎng)絡(luò)堆棧傳輸：操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從應(yīng)用程序緩沖區(qū)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)堆棧，其中包括協(xié)議棧的處理，例如TCP/IP協(xié)議。
· 網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路傳輸：最終，數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)下，應(yīng)用程序無(wú)法直接控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，而是依賴(lài)于操作系統(tǒng)進(jìn)行中介。

     InfiniBand技術(shù)的突出特點(diǎn)之一是以應(yīng)用為中心的網(wǎng)絡(luò)交互方式。這種方式下，應(yīng)用程序能夠直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，而無(wú)需直接涉及操作系統(tǒng)。

      
以下是InfiniBand實(shí)現(xiàn)以應(yīng)用為中心方式的關(guān)鍵機(jī)制：

· 遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn)（RDMA）
     InfiniBand網(wǎng)絡(luò)支持遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn)（RDMA）技術(shù)。通過(guò)RDMA，應(yīng)用程序可以在不涉及操作系統(tǒng)的情況下直接訪問(wèn)和交換內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。這種直接的內(nèi)存訪問(wèn)方式消除了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的中介步驟，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t。

· 用戶(hù)空間網(wǎng)絡(luò)堆棧
     InfiniBand網(wǎng)絡(luò)允許在用戶(hù)空間中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堆棧，使得應(yīng)用程序能夠直接處理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這樣一來(lái)，應(yīng)用程序不再需要通過(guò)操作系統(tǒng)的內(nèi)核空間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而是可以直接在用戶(hù)空間中完成網(wǎng)絡(luò)操作，提高了效率和靈活性。

· 零拷貝技術(shù)
     InfiniBand還支持零拷貝技術(shù)，通過(guò)這一技術(shù)，應(yīng)用程序可以直接在內(nèi)存中操縱數(shù)據(jù)，而無(wú)需將數(shù)據(jù)復(fù)制到中間緩沖區(qū)。這降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)銷(xiāo)，提高了效率。

03.Infiniband網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與TCP/IP
     InfiniBand架構(gòu)與傳統(tǒng)的TCP/IP模型在網(wǎng)絡(luò)通信中有著顯著的差異，尤其在分布式存儲(chǔ)和高性能計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用上。InfiniBand架構(gòu)分為五層，類(lèi)似于傳統(tǒng)的TCP/IP模型。這五層分別是：

· 物理層：處理硬件接口、電氣和光學(xué)傳輸?shù)鹊讓蛹?xì)節(jié)。
· 數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝和解封裝，錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正。
· 網(wǎng)絡(luò)層：處理數(shù)據(jù)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，確保數(shù)據(jù)在不同設(shè)備之間的正確傳遞。
· 傳輸層：負(fù)責(zé)端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸，包括流控制和錯(cuò)誤恢復(fù)。
· 應(yīng)用層：提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)給應(yīng)用程序，如TCP、UDP等。

     InfiniBand在分布式存儲(chǔ)領(lǐng)域，尤其是在分布式并行計(jì)算場(chǎng)景的存儲(chǔ)前端網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。其強(qiáng)調(diào)高性能、低延遲，適用于大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)集群和需要高吞吐量的應(yīng)用場(chǎng)景。

     TCP/IP則更為普遍地應(yīng)用于商業(yè)網(wǎng)絡(luò)和一般互聯(lián)網(wǎng)通信。它是目前互聯(lián)網(wǎng)通信的主流協(xié)議，用于支持各種應(yīng)用，包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電子郵件、文件傳輸?shù)取?

     InfiniBand架構(gòu)通過(guò)引入遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn)（RDMA）技術(shù)等創(chuàng)新，解決了網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中服務(wù)器端數(shù)據(jù)處理的延遲問(wèn)題。RDMA技術(shù)允許通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口直接訪問(wèn)內(nèi)存數(shù)據(jù)，無(wú)需內(nèi)核干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)高吞吐量和低延遲的網(wǎng)絡(luò)通信。

      
04.Infiniband網(wǎng)絡(luò)有哪些優(yōu)勢(shì)
     通過(guò)InfiniBand實(shí)現(xiàn)以應(yīng)用為中心的網(wǎng)絡(luò)交互方式，帶來(lái)了一系列優(yōu)勢(shì)，并與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成了關(guān)鍵區(qū)別：

· 1、低時(shí)延
     由于應(yīng)用程序能夠直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而無(wú)需經(jīng)過(guò)多層的操作系統(tǒng)介入，因此InfiniBand網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了更低的傳輸延遲。這對(duì)于對(duì)延遲要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景非常重要。

· 2、高帶寬
     InfiniBand的應(yīng)用為中心方式能夠更有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高了整體的帶寬利用率。這使得InfiniBand網(wǎng)絡(luò)在大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和高性能計(jì)算等方面表現(xiàn)出色。

· 3、高效能
     通過(guò)支持RDMA、用戶(hù)空間網(wǎng)絡(luò)堆棧和零拷貝技術(shù)，InfiniBand實(shí)現(xiàn)了更為高效的數(shù)據(jù)傳輸方式。這種高效能直接影響到應(yīng)用程序的性能和響應(yīng)速度。

4、靈活性
     以應(yīng)用為中心的方式使得應(yīng)用程序更靈活地控制數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)操作，無(wú)需過(guò)多依賴(lài)于操作系統(tǒng)的限制。這為應(yīng)用程序提供了更大的自主性和定制性。

如何使用測(cè)試儀構(gòu)造基于UDP的infiniband流量[/color]
     信而泰L23測(cè)試平臺(tái)Renix支持構(gòu)造UDP報(bào)文頭內(nèi)的各種InfiniBand報(bào)文協(xié)議棧,通過(guò)構(gòu)造Infinbind流量，模擬CA設(shè)備與被測(cè)設(shè)備之間進(jìn)行請(qǐng)求（request）或者響應(yīng)（response）消息的交互，以此來(lái)驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備針對(duì)Infiniband協(xié)議字段的識(shí)別和處理能力。

測(cè)試拓?fù)浼爸饕�配置步驟如下：

     
     如圖所示，測(cè)試儀P1與P2端口與DUT的A、B端口互聯(lián)，通過(guò)在測(cè)試儀A端口構(gòu)造Infiniband流量發(fā)送至A端口，應(yīng)答消息由B端口發(fā)送至測(cè)試儀B端口，來(lái)模擬CA設(shè)備之間的消息交互場(chǎng)景。

1、創(chuàng)建流量；
2、添加UDP頭部；

     
3、在UDP頭部前添加Rocev2instance；

      
4、編輯協(xié)議字段并發(fā)送流量；

      
     創(chuàng)建完成后可以在流模板幀界面可以看到創(chuàng)建的該條流量是基于UDP的infiniband流量，并且每個(gè)字段都支持自定義編輯。

     被測(cè)設(shè)備收到測(cè)試儀發(fā)出的Infiniband消息后會(huì)解析其中的消息字段并做出響應(yīng)，通過(guò)這種方式可以測(cè)試執(zhí)行send、recive、write、read、原子操作的場(chǎng)景。報(bào)文交互現(xiàn)象如下圖所示：

      
     每個(gè)Infiniband報(bào)文分為payload、路由報(bào)文頭（header）、CRC校驗(yàn)等，其中header包含以下內(nèi)容：

· 本地路由頭部(LRH)：包括目標(biāo)端口本地ID（DLID）和源端口本地ID（SLID）。兩者都占據(jù)16-bits，前者用來(lái)表示報(bào)文通過(guò)交換機(jī)需要到達(dá)的子網(wǎng)目的地端口；后者用來(lái)表示報(bào)文源頭的子網(wǎng)ID。

· 全局路由頭部（GRH）：包括目標(biāo)端口全局ID（DGID）和源端口全局ID（SGID）。兩者都占據(jù)128-bits，高64-bits表示CA端口的子網(wǎng)ID，低64-bits表示端口的全局唯一ID（GUID）。

· 基礎(chǔ)傳輸頭部（BTH）：包括Opcode、DestQP和PSN。Opcode表示報(bào)文操作類(lèi)型；DestQP表示對(duì)端CA的目標(biāo)QP（QueuePair，是IB協(xié)議中信息傳輸?shù)闹匾獧C(jī)制）；PSN（PacketSequenceNumber）占24-bits，表示報(bào)文序列號(hào)，可以用于報(bào)文順序檢查和報(bào)文重傳。

      
06.信而泰DarYu/BigTao系列網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀
     DarYu-X系列高性能網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀是信而泰推出的面向高端路由器、高端交換機(jī)、數(shù)據(jù)中心交換機(jī)以及高性能應(yīng)用層設(shè)備的測(cè)試產(chǎn)品，具有高性能、高密度、高速率等特點(diǎn)，支持單框運(yùn)行、多框級(jí)聯(lián)等模式。它采用模塊化設(shè)計(jì)，提供3個(gè)或12個(gè)插槽，測(cè)試接口覆蓋以太網(wǎng)1G到400G范圍內(nèi)的所有速率，實(shí)現(xiàn)按需擴(kuò)展，幫助企業(yè)用戶(hù)輕松應(yīng)對(duì)測(cè)試業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)和未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展。

     BigTao-V系列網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀可實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的流量測(cè)試及協(xié)議仿真，在功能、性能及安全性方面提供全面測(cè)試解決方案，滿(mǎn)足研發(fā)、實(shí)驗(yàn)和質(zhì)量控制等過(guò)程中的測(cè)試需求。

      
      
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