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RDMA（远程直接内存访问）技术

RDMA（Remote Direct Memory Access）是在高性能计算（HPC）领域中诞生的一项技术，旨在解决传统TCP/IP网络协议栈在数据传输方面所面临的瓶颈。传统网络中，数据在传输过程中需要经过发送端CPU封装协议头、接收端CPU解析协议头，导致延迟高、CPU占用率高以及带宽利用率低的问题。RDMA技术的出现，通过绕过操作系统内核和采用零拷贝机制，实现了两点间的内存直接读写，从而极大地释放了CPU资源。

RDMA是一种网络协议，它允许计算机通过网络直接读写另一台计算机的内存空间，而无需对方CPU参与数据搬运。数据传输仅通过网卡（RNIC）完成，极大地提高了数据传输的效率。其核心标准由IBTA（InfiniBand Trade Association）制定，支持InfiniBand、RoCE和iWARP三种传输层协议。

核心原理与架构

1. 工作流程：

建立连接：通过QP（队列对）建立通信上下文，包括发送队列（SQ）和接收队列（RQ）。

内存注册：预先将目标内存区域注册为RDMA可访问区域，并生成物理地址和密钥。

数据传输：发送端应用直接向SQ提交工作请求，包含操作类型和内存地址。接收端网卡硬件解析请求，直接读写目标内存，完成后通过CQ（完成队列）通知应用。

2. 关键技术特性：

零拷贝：数据不经过内核缓冲区，直接从用户内存传输到网卡。

内核旁路：用户态驱动直接控制网卡，避免了系统调用开销。

3. 性能指标：

延迟：达到亚微秒级，InfiniBand可达0.5μs，RoCE v2约为1-3μs。

吞吐量：在100Gbps网络中，带宽利用率可达90%以上。

CPU占用率：接近0%，仅需处理完成事件。

关于RoCE技术

RoCE（RDMA over Converged Ethernet）技术是在以太网基础上实现RDMA协议的标准。它的出现，旨在降低RDMA技术的部署成本。虽然InfiniBand性能卓越，但其专用的交换机和网卡导致成本较高。而RoCE技术则通过以太网来承载RDMA，大大降低了成本。

RoCE技术分为两个版本：RoCE v1和RoCE v2。RoCE v1基于以太网链路层（Layer 2），依赖无损网络（PFC+ECN）。而RoCE v2则基于UDP/IP（Layer 3），支持路由和跨子网通信。

RoCE技术的核心原理是通过将InfiniBand传输语义映以太网帧，复用现有网络基础设施提供RDMA能力。其优点在于成本低，可以复用以太网交换机；兼容性强，支持标准IP路由和VXLAN隧道；性能接近InfiniBand，RoCE v2的延迟仅比InfiniBand高10-20%。