CNA, FCoE, TOE, RDMA, iWARP, iSCSI等概念及 Chelsio T5 產品介紹 轉載

CNA, FCoE, TOE, RDMA, iWARP, iSCSI等概念及 Chelsio T5 產品介紹

2016年09月01日 13:56:30 瘋子19911109 閱讀數：4823 標籤： RDMA高速網絡ChelsioCNAiWARP 更多

我的分類： 我的總結工具計算機網絡

 

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鑑於研究所的需求，最近開始研究Chelsio T5（終結者5），本篇博文對相關技術的基礎概念作了羅列，並給了一些擴展學習連接。後續本身將針對RDMA技術作進一步學習和研究！

核心基礎概念

1. FCoE：以太網光纖通道 (Fibre Channel Over Ethernet) 
   
   • 它是一個存儲網絡協議，容許在以太網上發送光纖通道幀， 且IP通訊和光纖通道通訊使用相同的以太網端口。
2. HBA：host bus adapter，主機總線適配器 
   
   • 它是鏈接主機計算機到網絡/存儲設備的可插拔式卡，支持多種存儲網絡協議，HBA一般是擴展卡，如PCI Express卡，它插入主機計算機的總線傳送iSCSI或FC協議。
3. OEM： 原始設備製造商（original equipment manufacturer）
4. CNA：Converged network adapter，融合網路適配器，也稱C-NIC 
   
   • 做爲計算機輸入/輸出設備，其融合了HBA和網絡適配器的功能。簡言之，經過CNA可同時訪問SAN（存儲區域網絡）和傳統的計算機網絡。
   • 如單一萬兆以太網適配器端口上同時運行TCP/IP，iSCSI和光纖通道以太網數據流a 
     
5. TOE：TCP Offlod Engine，TCP負荷減輕引擎，也稱TCP卸載引擎。 
   
   • TOE通常由軟硬件構成，將傳統的TCP/延伸，把網絡數流量的處理工做所有轉到網卡上的集成硬件中進行，服務器只承擔TCP/IP控制信息的處理決策任務 
     
6. ASIC：特定用途集成電路（Application Specific Integrated Circuit）

7. InfiniBand：InfiniBand架構是一種支持多併發連接的」轉換線纜」技術，是一種長纜線的鏈接方式，具備高速、低延遲的傳輸特性。 

   • 主要是用於在服務器集羣，系統之間的互聯。
   • 發展 

    

   須要說明的是，即便在系統之間的互聯，InfiniBand也還面臨着競爭對手，這是由於自英特爾、微軟退出IBTA以後，IBM、惠普也在不久後退出，並在第二年提出RDMA(Remote Direct Memory Access，遠程直接內存存取)技術，指望用10 Gbps Ethernet搭配TOE(TCP/IP Offload Engine，TCP/IP負荷卸載引擎)的硬件加速設計，以更標準、低廉的方式與InfiniBand進行競爭。此外，由Broadcom、Chelsio、惠普、NetApp和微軟等廠商推進的iWarp，一種用於遠程直接內存訪問、遠程直接數據放置的保護協議，它淘汰了兩端的網卡，也是一種標準的協議。另外，英特爾的I/O加速技術也與InfiniBand具備必定的競爭關係。

8. RDMA: Remote Direct Memory Access，遠程直接內存存取

   • RDMA原理
9. iWARP: Internet Wide Area RDMA Protocol 一種用於遠程直接內存訪問、遠程直接數據放置的保護協議，它淘汰了兩端的網卡，也是一種標準的協議。 
   
   • 一種經過以太網作RDMA的解決方案，其可以試下同Infiniband一樣的RDMA特性
10. Cut-though：直通轉發技術 (Cut-through)又叫快速轉發。
11. SCSI：Small Computer System Interface，小型計算機系統接口 
    
    • 一種用於計算機和智能設備之間（硬盤、軟驅、光驅、打印機、掃描儀等）系統級接口的獨立處理器標準。
    • 是一種智能的通用接口標準。 
      
12. iSCSI：Internet 小型計算機系統接口 （iSCSI：Internet Small Computer System Interface） 
    
    • iSCSI技術是一種新儲存技術，該技術是將現有SCSI接口與以太網絡(Ethernet)技術結合，使服務器可與使用IP網絡的儲存裝置互相交換數據
    • 是一種基於 TCP/IP的協議，用來創建和管理 IP 存儲設備、主機和客戶機等之間的相互鏈接，並建立存儲區域網絡（SAN）。
13. SMB：Server Message Block 服務信息塊，又稱Common Internet File System（CIFS）A 
    
    • 由微軟、英特爾開發的一種軟件程序級的網絡傳輸協議，主要用來使得一個網絡上的機器共享計算機文件、打印機、串行端口和通信等資源。它也提供認證的行程間通信機能。
    • SMB 是在會話層（session layer）和表示層（presentation layer）以及小部分應用層（application layer）的協議。SMB使用了NetBIOS的應用程序接口
    • 它主要用在裝有Microsoft Windows的機器上，在這樣的機器上被稱爲Microsoft Windows Network。
14. RoCE：RDMA over Converged Ethernet

15. iSER：iSCSI Extensions for RDMA

    • 對iSCSI協議進行了RDMA擴展的計算機網絡協議。
    • 支持RDMA的包括：基於TCP的RDMA服務（iWARP)，不基於TCP的RoCE協議，以及InfiniBand技術。
    • iSER容許直接在SCSI計算機內存緩衝區中進行數據的傳輸，無需中間層的數據拷貝和過多的CPU干預。
    • 讀命令的執行 
      
    • 寫命令的執行 
      

16. SR‐IOV：single‐root I/O virtualization；PF：physical function；VFs ： multiple virtual functions ；VIVirtual Interfaces

Chelsio產品

TCP Offload at 40Gbps

• 原文連接：TCP Offload at 40Gbps
• TOE技術特色。 
  This opens the way for very powerful extensions to pure protocol offload, including: 
  
  1. Direct Data Placement (DDP), which addresses the memory subsystem bottleneck problem on receive
  2. Direct Data Sourcing (DDS), which addresses the memory subsystem bottleneck problem on send
  3. Application layer data integrity check (CRC) offload, typically used in data critical applications, which are not satisfied with the relatively weak Internet checksum protection(e.g. iSCSI header and payload digests)
  4. Reliable remote direct memory to memory access with RDMA
  5. Further application layer offload, such as application layer payload recovery security protocol offload
  6. Per connection TCP level traffic management and quality of service

Terminator 5 ASICA（終結者T5）

1. T5 is a highly integrated, hyper- virtualized 10/40GbE controller built around a programmable 
   protocol-processing engine, with full offload of a complete Unified Wire solution comprising 
   NIC, TOE, iWARP RDMA, ISCSI, FCoE and NAT support.

2. T5 ASIC 體現了Chelsio公司的，第五代TOE設計技術，第四代iSCSI設計技術，第三代iWARP RDMA實現技術

3. T5-Based Unified Adapter 
   

4. T5 Capability Overview 
   

5. Storage Value Propositon 
   

6. High Performance RDMA

   • 1.5 µsec latency, line rate bandwidth
   • iWARP support on Linux OFED
   • Network Direct support
   • Socket user\space I/O (TCP and UDP, raw Ethernet)
   • Transport for Microsoft SMB\Direct (SMB 3.0)

參考及擴展閱讀

1. 融合網絡適配器(CNA)：網絡整合之王
2. SAN架構、FC與FCoE
3. FCoE基本原理
4. 關於TOE技術的發展及概況的研究–2005年
5. TOE-Technical-Briefi:TCP Offload at 40Gbps
6. Chelsio 白皮書系列
7. RDMA原理