ネットワーキングの世界では、プロトコルによってデバイスとアプリケーション間の通信が可能になります。 現在使用されている最も有名なプロトコルは、RoCE、InfiniBand、TCP の XNUMX つです。 各プロトコルは特定の目的を果たしており、その機能を理解することはデバイス間の効率的な通信を維持するために重要です。 この記事では、これらのプロトコルの技術性、主要な機能、およびアプリケーションについて詳しく説明します。
RoCE (RDMA (Remote Direct Memory Access) over Converged Ethernet) は、ネットワーク内のデバイス間の効率的なデータ転送を可能にするプロトコルです。 このプロトコルはイーサネット テクノロジーを利用し、RDMA の機能を実装して、CPU の関与を最小限に抑えた低遅延のデータ転送を保証します。 RoCE は、低遅延と高速性が不可欠なデータセンターやクラウド コンピューティング環境で広く使用されています。 その主な機能には、効率的なメモリ管理、輻輳制御、およびサービス品質 (QoS) サポートが含まれます。
は、スーパーコンピューターやデータセンターなどの高性能コンピューティング環境向けに設計された高性能ネットワーク プロトコルです。 このプロトコルは、幅広いコンピューティング環境に対応できるように拡張できる低遅延の高速データ転送を提供します。 InfiniBand は、サービス品質、デッドサーバーの検出、エラーの検出と修正などの高度な機能も提供します。 このプロトコルは、その高速性とスケーラビリティにより、仮想化、クラウド コンピューティング、ビッグ データ アプリケーションで好まれる選択肢となっています。
TCP (Transmission Control Protocol) は、世界中のデバイスで使用されている標準ネットワーク プロトコルです。 インターネット上でデータ パケットを確実に送信する役割を果たします。 TCP は、データが正確かつ正しい順序で送信されることを保証する接続指向のプロトコルです。 データが送信される前に、XNUMX ウェイ ハンドシェイク プロセスを利用して接続します。 その主な機能には、フロー制御、輻輳制御、エラー検出と修正が含まれます。 TCP は、Web ブラウザ、電子メール クライアント、その他の一般的なインターネット アプリケーションで広く使用されています。
要約すると、RoCE、InfiniBand、および TCP プロトコルには独特の機能と使用例があります。 RoCE は、データセンターやクラウド環境での効率的なデータ転送に最適です。 InfiniBand はハイ パフォーマンス コンピューティングとビッグ データ アプリケーション向けに設計されており、TCP は一般的なインターネット アプリケーションで信頼性が高く広く使用されているプロトコルです。 これらのプロトコルは、特定のユースケースでは相互に補完し合うことができ、いつどのように使用するかを理解することで、製品やサービスの効率とパフォーマンスを向上させることができます。 読者の皆様には、これらのプロトコルに関する経験や洞察を以下のコメントで共有していただくことをお勧めします。
RoCE は、イーサネット ネットワーク上で実行される RDMA プロトコルです。 2010 年に RoCE v1 として初めて導入されました。 RoCE v1 は、エンドポイント間でデータを転送するために UDP/IP カプセル化を使用しました。 ただし、RoCE v1 には、輻輳制御の欠如やロスレス イーサネット ネットワーク要件など、いくつかの制限がありました。 2014 年に、これらの問題に対処するために RoCE v2 が導入されました。 RoCE v2 は、IETF 標準トランスポート層セキュリティ (TLS) プロトコルと呼ばれる新しいカプセル化方式を使用して、エンドツーエンドの輻輳制御を提供し、ロスレス イーサネット ネットワークの必要性を排除します。 RoCE v2 はマルチキャストもサポートしているため、より効率的な通信が可能になります。 データセンター 分野の様々なアプリケーションで使用されています。
InfiniBand は、1999 年に初めて導入された高速ネットワーキング プロトコルです。ハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) およびデータセンター アプリケーション向けに設計されました。 InfiniBand は、従来のネットワーク プロトコルと比較して、非常に低い遅延、高帯域幅、低い CPU 使用率を提供します。 InfiniBand は、複数のデバイスが同時に相互に通信できるようにするスイッチド ファブリック アーキテクチャです。 InfiniBand は、重要性に基づいてさまざまなトラフィック クラスに優先順位を付けるサービス品質 (QoS) 機能も提供します。 InfiniBand は進化と改善を続け、最新バージョンの InfiniBand HDR では、最大 200 Gbps のデータ転送速度を提供します。
RoCE と InfiniBand はどちらも優れた低遅延ネットワーク プロトコルですが、パフォーマンスの点で異なる長所と制限があります。 RoCE は、イーサネット ベースのネットワークで非常に優れたパフォーマンスを発揮し、リモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) を可能にします。 対照的に、InfiniBand は超低遅延と高帯域幅機能で知られており、RoCE よりも優れたデータ転送速度を提供します。 さらに、InfiniBand は適応ルーティングを備えており、耐障害性と高速通信を必要とする大規模システムに最適です。
一部のプロトコルは他のプロトコルよりもアクセスしやすく、使いやすい場合があるため、使用するプロトコルを選択する際には、アクセシビリティと使いやすさを考慮することが重要です。 RoCE は従来のイーサネット インフラストラクチャと互換性があるため、多くのユーザーにとってよりアクセスしやすいオプションになります。 また、特殊なハードウェアも必要ないため、特定のアプリケーションへの実装が容易になります。 一方、InfiniBand はプロトコルをサポートするために特定のハードウェアを必要とするため、一部のユーザーにとってはアクセスしにくく、コストが高くなる可能性があります。
リモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) は、中央処理装置 (CPU) を介さずにコンピュータのメモリ間でデータを転送するプロトコルです。 大幅な処理とメモリのオーバーヘッドを必要とする TCP とは異なり、RDMA は OS カーネルをバイパスすることでネットワーク遅延を短縮し、メモリからデータを直接読み書きできるようにします。 RDMA は、低遅延通信が不可欠な高性能コンピューティング環境で特に役立ちます。 ただし、RDMA の実装には特殊なハードウェアとソフトウェアが必要であり、多くの場合、特定のアプリケーションまたは高性能クラスターに限定されます。
RDMA は非常に効率的なプロトコルですが、特定のシナリオでは TCP にも依然としていくつかの重要な利点があります。 TCP は、デバイス間の距離によって遅延やパケット損失が発生する可能性がある広域ネットワーク (WAN) に適しています。 TCP の輻輳制御アルゴリズムにより、さまざまなネットワーク条件に適応し、遅延が長い接続や遅延が変動する接続でも信頼性の高いデータ配信が保証されます。 さらに、TCP は IP ネットワーキングをサポートするあらゆるデバイスに汎用的に実装できるため、RDMA よりも汎用性が高くなります。
TCP の多用途性が役立つ領域の XNUMX つは、データがネットワーク上の複数のノードに分散される分散ストレージ環境です。 分散ストレージ アーキテクチャでは一般に TCP を採用し、距離や遅延に関係なく、データが Web 上で確実に送信されるようにします。 TCP の輻輳制御メカニズムにより、さまざまなネットワーク状況に対処でき、データ転送によってネットワークの輻輳が発生しないことが保証されます。 さらに、再送信を処理し、信頼性の高いデータ配信を保証する TCP の機能は、分散ストレージ システムでデータの整合性と復元力を維持する上で重要です。
分散ストレージ環境では、RoCE は従来のイーサネット ネットワーキングと比較して、待ち時間が短く、スループットが高くなります。 RoCE は CPU からのデータ転送をオフロードし、データ移動のオーバーヘッドを削減し、データ アクセスを高速化します。 さらに、RoCE は既存のイーサネット インフラストラクチャで使用できるため、組織はネットワーク機能をアップグレードする際のコスト効率が高くなります。 一方、InfiniBand は専用に構築された ネットワーク技術 比類のないパフォーマンスと拡張性を提供します。 高帯域幅と低遅延を提供し、ストレージの ネットワークがデータアクセスのボトルネックにならない.
ネットワーク プロトコルの選択は、分散ストレージのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。 RoCE と InfiniBand は大きな利点を提供しますが、異なる長所と制限があります。 RoCE は、既存のネットワーク インフラストラクチャを変更せずに高いパフォーマンスを必要とする小規模から中規模の導入に最適です。 InfiniBand は、科学コンピューティング、クラウド コンピューティング、金融サービスなど、ハイパフォーマンス コンピューティングを必要とする大規模な導入に最適です。 ネットワーク プロトコルの選択は、特定のストレージ環境とワークロード要件によって異なります。
RoCE は、既存のイーサネット ネットワーク上でダイレクト メモリ アクセス (DMA) を可能にするネットワーキング プロトコルです。 RoCE は標準のイーサネット ハードウェア上で動作し、TCP/IP と同じネットワーク アダプタ、ドライバ、およびソフトウェア スタックを使用します。 RoCE の利点は、低遅延、高帯域幅、最小限の CPU 使用率です。 RoCE は、金融取引システム、ビッグ データ分析、ハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) 環境など、高いパフォーマンスが必要なシナリオで使用されます。 ただし、RoCE には特殊なネットワーク アダプター、スイッチ、ケーブル配線が必要であり、構成が難しい場合があります。
InfiniBand は、ハイパフォーマンス コンピューティング アプリケーション向けに設計された高速ネットワーキング プロトコルです。 InfiniBand は高帯域幅、低遅延、低 CPU 使用率を提供するため、超高速データ転送と極めて低い遅延を必要とするアプリケーションに最適です。 InfiniBand は、科学コンピューティング、機械学習、金融取引システムなどのシナリオで使用されます。 InfiniBand の欠点は、特殊なハードウェアとケーブル配線が必要であり、導入にコストがかかり、複雑になる可能性があることです。
TCP は、インターネットのバックボーンとして広く使用されているプロトコルです。 TCP は、アプリケーション間のデータ パケットの信頼性が高く、順序付けられ、エラー チェックされた配信を提供します。 TCP の利点は、広範な導入とあらゆる種類のネットワーク ハードウェアとの互換性です。 TCP は、Web ブラウジングや電子メールからファイル転送やビデオ ストリーミングに至るまで、あらゆる場所で使用されています。 ただし、TCP は RoCE や InfiniBand よりも遅延が高く、帯域幅が低いため、高性能アプリケーションにはあまり適していません。
データセンター ネットワーキングのプロトコルを選択する場合、IT プロフェッショナルは信頼性、速度、CPU 使用率、互換性、コストなどの要素を考慮する必要があります。 RoCE と InfiniBand は最高のパフォーマンスを提供しますが、特殊なハードウェアが必要であり、導入がより困難になる可能性があります。 TCP は幅広い互換性がありますが、RoCE や InfiniBand よりもパフォーマンスが低くなります。 最終的に、プロトコルの選択は組織の特定のニーズと予算によって決まります。
データセンター ネットワーキング プロトコルの将来を見据えると、パフォーマンスと互換性の継続的な進歩が期待できます。 NVMe over Fabric (NVMe-oF) や Data Center TCP (DCTCP) などの新しいプロトコルが登場しており、これらのプロトコルはより広範に展開され、テストされるため、より広範に採用されることが期待されます。 IT プロフェッショナルは、こうした開発状況を常に把握し、どのプロトコルが組織のニーズに最も適しているかを慎重に評価する必要があります。 適切なプロトコルを導入すれば、組織はデータセンター ネットワークの能力を最大限に活用でき、競合他社に先んじて顧客のニーズを満たすことができます。
A: RoCE (RDMA over Converged Ethernet) と InfiniBand は、分散ストレージ ネットワークで使用される高性能プロトコルです。 TCP (Transmission Control Protocol) は、従来のネットワークで使用される標準ネットワーク プロトコルです。 主な違いは、基盤となるテクノロジーとパフォーマンス機能にあります。
A: RoCEv2 は RoCE プロトコルの 2 番目のバージョンです。 これは、イーサネット ネットワーク上でリモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) を可能にするインターネット プロトコルです。 RoCEv1 は、以前の RoCEvXNUMX と比べてパフォーマンスが向上し、追加機能が提供されます。
A: InfiniBand は、主にデータ センターとハイ パフォーマンス コンピューティング向けに設計された高速入出力アーキテクチャおよびネットワーク プロトコルです。 サーバー、ストレージ デバイス、その他のネットワーク システム間で低遅延かつ高帯域幅の通信を実現します。
A: IWARP (インターネット ワイド エリア RDMA プロトコル) は、従来の TCP/IP ネットワーク上で RDMA を有効にするプロトコルです。 長距離でも効率的なデータ転送と低遅延通信が可能で、広域ネットワークに適しています。
A: RoCEv1 は、イーサネット ネットワーク上で RDMA を有効にするイーサネット リンク層プロトコルです。 既存のイーサネット インフラストラクチャを利用するため、既存のネットワーク設定との統合が容易になります。
A: InfiniBand はハイパフォーマンス コンピューティング用に特別に設計された専用ネットワーク テクノロジであり、RoCE は従来のイーサネット ネットワーク上で RDMA を可能にするプロトコルです。 InfiniBand は、RoCE と比較して、より高い帯域幅とより低い遅延を提供します。
A: RDMA (リモート ダイレクト メモリ アクセス) により、CPU を介さずにシステム間の効率的なデータ転送が可能になります。 これにより、待ち時間が短縮され、CPU 使用率が低下し、ネットワーク スループットが向上します。 RDMA は、高速かつ低遅延のデータ転送を必要とするアプリケーションのパフォーマンスを向上させることができます。
A: RDMA テクノロジーには、InfiniBand、RoCE、iWARP の XNUMX 種類があります。 InfiniBand は専用ネットワーク テクノロジですが、RoCE と iWARP はそれぞれ、イーサネット上での RDMA と TCP/IP ネットワークを可能にします。
A: RoCEv1 は、イーサネット ネットワーク上で RDMA を有効にするイーサネット リンク層プロトコルです。
A: RoCEv2 は、RDMA over Ethernet ネットワークを可能にするインターネット プロトコルです。
