Ağ dünyasında protokoller, cihazlar ve uygulamalar arasındaki iletişimi mümkün kılar. Şu anda kullanılan en önemli protokollerden üçü RoCE, InfiniBand ve TCP'dir. Her protokol belirli bir amaca hizmet eder ve işlevselliğini anlamak, cihazlar arasında verimli iletişimi sürdürmek için çok önemlidir. Bu makalede bu protokollerin teknik özellikleri, temel özellikleri ve uygulamaları ele alınmaktadır.
RoCE veya Yakınsanmış Ethernet üzerinden RDMA (Uzaktan Doğrudan Bellek Erişimi), bir ağdaki cihazlar arasında verimli veri aktarımına izin veren bir protokoldür. Bu protokol Ethernet teknolojisini kullanır ve minimum CPU katılımıyla düşük gecikmeli veri aktarımlarını sağlamak için RDMA'nın yeteneklerini uygular. RoCE, düşük gecikme ve yüksek hızın gerekli olduğu veri merkezlerinde ve bulut bilişim ortamlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Temel özellikleri arasında verimli bellek yönetimi, tıkanıklık kontrolü ve Hizmet Kalitesi (QoS) desteği yer alır.
InfiniBand süper bilgisayarlar ve veri merkezleri gibi yüksek performanslı bilgi işlem ortamları için tasarlanmış yüksek performanslı bir ağ protokolüdür. Bu protokol, çok çeşitli bilgi işlem ortamlarına uyum sağlayacak şekilde ölçeklendirilebilen düşük gecikme süreli, yüksek hızlı veri aktarımları sunar. InfiniBand ayrıca hizmet kalitesi, ölü sunucu tespiti, hata tespiti ve düzeltilmesi gibi gelişmiş özellikler de sağlar. Yüksek hızı ve ölçeklenebilirliği nedeniyle bu protokol, sanallaştırma, bulut bilişim ve büyük veri uygulamaları için tercih edilen seçenek haline geldi.
TCP (İletim Kontrol Protokolü), dünya çapındaki cihazlarda kullanılan standart bir ağ protokolüdür. Veri paketlerinin internet üzerinden güvenilir şekilde iletilmesinden sorumludur. TCP, verilerin doğru ve doğru sırada iletilmesini sağlayan bağlantı odaklı bir protokoldür. Veri iletilmeden önce bağlanmak için üç yönlü bir el sıkışma sürecini kullanır. Temel özellikleri arasında akış kontrolü, tıkanıklık kontrolü ve hata tespiti ve düzeltme yer alır. TCP, web tarayıcılarında, e-posta istemcilerinde ve diğer tipik internet uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.
Özetle RoCE, InfiniBand ve TCP protokollerinin farklı özellikleri ve kullanım durumları vardır. RoCE, veri merkezlerinde ve bulut ortamlarında verimli veri aktarımları için idealdir; InfiniBand, yüksek performanslı bilgi işlem ve büyük veri uygulamaları için tasarlanmıştır; TCP ise tipik internet uygulamaları için güvenilir ve yaygın olarak kullanılan protokoldür. Bu protokoller, belirli kullanım durumlarında birbirini tamamlayabilir ve bunların ne zaman ve nasıl kullanılacağını anlamak, bir ürünün veya hizmetin verimliliğini ve performansını artırabilir. Okuyucuların bu protokollere ilişkin deneyimlerini ve içgörülerini aşağıdaki yorumlarda paylaşmalarını öneririz.
RoCE, Ethernet ağlarının üzerinde çalışan bir RDMA protokolüdür. İlk olarak 2010 yılında RoCE v1 olarak tanıtıldı. RoCE v1, uç noktalar arasında veri aktarımı için UDP/IP kapsüllemesini kullandı. Ancak RoCE v1'in tıkanıklık kontrolü eksikliği ve kayıpsız Ethernet ağ gereksinimleri gibi bazı sınırlamaları vardı. 2014 yılında bu sorunları çözmek için RoCE v2 piyasaya sürüldü. RoCE v2, uçtan uca tıkanıklık kontrolü sağlamak ve kayıpsız Ethernet ağlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırmak için IETF standardı Aktarım Katmanı Güvenliği (TLS) protokolü adı verilen yeni bir kapsülleme yöntemini kullanır. RoCE v2 aynı zamanda çoklu yayını da destekler, bu da daha verimli iletişim sağlar veri merkezi uygulamaları.
InfiniBand, ilk kez 1999'da tanıtılan yüksek hızlı bir ağ protokolüdür. Yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) ve veri merkezi uygulamaları için tasarlanmıştır. InfiniBand, geleneksel ağ protokollerine kıyasla çok düşük gecikme süresi, yüksek bant genişliği ve düşük CPU kullanımı sunar. InfiniBand, birden fazla cihazın aynı anda birbiriyle iletişim kurmasına olanak tanıyan anahtarlamalı bir yapı mimarisidir. InfiniBand ayrıca farklı trafik sınıflarını önemlerine göre önceliklendiren hizmet kalitesi (QoS) özellikleri de sağlar. InfiniBand, 200 Gbps'ye kadar veri aktarım hızları sunan en son sürüm olan InfiniBand HDR ile gelişmeye ve gelişmeye devam etti.
RoCE ve InfiniBand olağanüstü düşük gecikme süreli ağ protokolleridir ancak performans açısından farklı güçlü yönleri ve sınırlamaları vardır. RoCE, Ethernet tabanlı ağlarda olağanüstü iyi performans gösterir ve uzaktan doğrudan bellek erişimine (RDMA) izin verir. Buna karşılık InfiniBand, ultra düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği özellikleriyle tanınır ve RoCE'den daha mükemmel veri aktarım hızları sunar. Ek olarak InfiniBand, uyarlanabilir yönlendirme özelliğine sahiptir ve bu da onu hata toleransı ve yüksek hızlı iletişim gerektiren büyük ölçekli sistemler için ideal kılar.
Erişilebilirlik ve kullanılabilirlik, hangi protokolün kullanılacağını seçerken göz önünde bulundurulması gereken önemli hususlardır; çünkü bazıları diğerlerinden daha erişilebilir ve kullanımı daha kolay olabilir. RoCE, geleneksel Ethernet altyapısıyla uyumludur ve bu da onu birçok kullanıcı için daha erişilebilir bir seçenek haline getirir. Ayrıca özel donanım gerektirmediğinden belirli uygulamalarda uygulanması daha kolaydır. Öte yandan InfiniBand, protokolü desteklemek için özel donanım gerektirir; bu da bazı kullanıcılar için daha az erişilebilir ve daha maliyetli olabileceği anlamına gelir.
Uzaktan Doğrudan Bellek Erişimi (RDMA), merkezi işlem birimini (CPU) gerektirmeden bilgisayarların belleği arasında veri aktaran bir protokoldür. Önemli miktarda işlem ve bellek yükü gerektiren TCP'den farklı olarak RDMA, işletim sistemi çekirdeğini atlayarak ağ gecikmesini azaltır ve verilerin doğrudan bellekten okunmasına ve yazılmasına olanak tanır. RDMA özellikle düşük gecikmeli iletişimin gerekli olduğu yüksek performanslı bilgi işlem ortamlarında kullanışlıdır. Ancak RDMA'nın uygulanması, özel donanım ve yazılım gerektirir ve genellikle belirli uygulamalarla veya yüksek performanslı kümelerle sınırlıdır.
RDMA çok etkili bir protokol olmasına rağmen TCP'nin belirli senaryolarda hâlâ bazı önemli avantajları vardır. TCP, cihazlar arasındaki mesafenin gecikmelere ve paket kaybına neden olabileceği geniş alan ağları (WAN'lar) için daha uygundur. TCP'nin tıkanıklık kontrol algoritmaları, değişen ağ koşullarına uyum sağlamasına ve yüksek gecikmeli veya değişken gecikmeli bağlantılarda bile güvenilir veri iletimi sağlamasına olanak tanır. Ek olarak TCP, IP ağını destekleyen herhangi bir cihaza evrensel olarak uygulanabilir, bu da onu RDMA'dan daha çok yönlü hale getirir.
TCP'nin çok yönlülüğünün etkili olduğu alanlardan biri, verilerin bir ağ üzerinden birden fazla düğüme yayıldığı dağıtılmış depolama ortamlarıdır. Dağıtılmış depolama mimarileri, mesafe veya gecikmeye bakılmaksızın verilerin web üzerinden güvenilir bir şekilde iletilmesini sağlamak için genellikle TCP kullanır. TCP'nin tıkanıklık kontrol mekanizmaları, onun değişen ağ koşullarıyla başa çıkmasını sağlayarak veri aktarımlarının ağ tıkanıklığına neden olmamasını sağlar. Ayrıca, TCP'nin yeniden iletimleri yönetme ve güvenilir veri dağıtımını sağlama yeteneği, dağıtılmış depolama sistemlerinde veri bütünlüğünün ve esnekliğinin korunmasında kritik öneme sahiptir.
Dağıtılmış depolama ortamlarında RoCE, geleneksel Ethernet ağlarıyla karşılaştırıldığında daha düşük gecikme süresi ve daha yüksek verim sağlar. RoCE, veri aktarımının yükünü CPU'dan alarak veri taşıma yükünü azaltır ve daha hızlı veri erişimi sağlar. Ek olarak RoCE, mevcut Ethernet altyapısıyla birlikte kullanılabilir, bu da kuruluşların ağ yeteneklerini yükseltmelerini uygun maliyetli hale getirir. Öte yandan InfiniBand, amaca yönelik olarak oluşturulmuş bir ağ teknolojisi eşsiz performans ve ölçeklenebilirlik sunar. Yüksek bant genişliği ve düşük gecikme süresi sağlayarak depolamanın ağ, veri erişiminde bir darboğaz oluşturmaz.
Ağ protokolü seçimi, dağıtılmış depolama performansını önemli ölçüde etkileyebilir. RoCE ve InfiniBand önemli faydalar sağlar ancak farklı güçlü yönleri ve sınırlamaları vardır. RoCE, mevcut ağ altyapısını değiştirmeden yüksek performans gerektiren küçük ve orta ölçekli dağıtımlar için mükemmeldir. InfiniBand, bilimsel bilgi işlem, bulut bilgi işlem veya finansal hizmetler gibi yüksek performanslı bilgi işlem gerektiren daha büyük dağıtımlar için idealdir. Ağ protokolünün seçimi, belirli depolama ortamına ve iş yükü gereksinimlerine bağlıdır.
RoCE, mevcut Ethernet ağları üzerinden doğrudan bellek erişimine (DMA) izin veren bir ağ protokolüdür. RoCE, standart Ethernet donanımı üzerinden çalışır ve TCP/IP ile aynı ağ bağdaştırıcısını, sürücüyü ve yazılım yığınını kullanır. RoCE'nin avantajları arasında düşük gecikme süresi, yüksek bant genişliği ve minimum CPU kullanımı yer alır. RoCE, finansal ticaret sistemleri, büyük veri analitiği ve Yüksek Performanslı Bilgi İşlem (HPC) ortamları gibi yüksek performans gerektiren senaryolarda kullanılır. Ancak RoCE, özel ağ bağdaştırıcıları, anahtarlar ve kablolar gerektirir ve yapılandırılması zor olabilir.
InfiniBand, yüksek performanslı bilgi işlem uygulamaları için tasarlanmış yüksek hızlı bir ağ protokolüdür. InfiniBand yüksek bant genişliği, düşük gecikme süresi ve düşük CPU kullanımı sunarak ultra hızlı veri aktarımı ve son derece düşük gecikme süreleri gerektiren uygulamalar için idealdir. InfiniBand bilimsel hesaplama, makine öğrenimi ve finansal ticaret sistemleri gibi senaryolarda kullanılır. InfiniBand'in dezavantajları, kurulumu maliyetli ve karmaşık olabilecek özel donanım ve kablolama gerektirmesidir.
TCP, İnternet'in omurgasını oluşturan, yaygın olarak kullanılan bir protokoldür. TCP, uygulamalar arasında veri paketlerinin güvenilir, düzenli ve hata kontrolü yapılmış bir şekilde teslim edilmesini sağlar. TCP'nin avantajları, yaygın dağıtımı ve her türlü ağ donanımıyla uyumluluğudur. TCP, web'de gezinme ve e-postadan dosya aktarımlarına ve video akışına kadar her yerde kullanılır. Ancak TCP, RoCE ve InfiniBand'a göre daha yüksek gecikme süresine ve daha düşük bant genişliğine sahiptir, bu da onu yüksek performanslı uygulamalar için daha az uygun hale getirir.
Veri merkezi ağı için bir protokol seçerken BT profesyonellerinin güvenilirlik, hız, CPU kullanımı, uyumluluk ve maliyet gibi faktörleri dikkate alması gerekir. RoCE ve InfiniBand en yüksek performansı sunar ancak özel donanım gerektirir ve dağıtımı daha zor olabilir. TCP geniş çapta uyumludur ancak RoCE ve InfiniBand'dan daha düşük performansa sahiptir. Sonuçta protokol seçimi kuruluşun özel ihtiyaçlarına ve bütçesine bağlıdır.
Veri merkezi ağ protokollerinin geleceğine baktığımızda performans ve uyumlulukta ilerlemelerin devam etmesini bekleyebiliriz. Fabric üzerinden NVMe (NVMe-oF) ve Veri Merkezi TCP (DCTCP) gibi yeni protokoller ortaya çıkıyor ve bu protokoller daha geniş çapta dağıtılıp test edildikçe bu protokollerin daha geniş çapta benimsenmesini bekleyebiliriz. BT profesyonelleri bu gelişmelerden haberdar olmalı ve hangi protokollerin kuruluşlarının ihtiyaçlarına en uygun olduğunu dikkatle değerlendirmelidir. Uygun protokolün uygulanmasıyla kuruluşlar, veri merkezi ağlarının tüm gücünden yararlanabilir, rekabette önde olmalarına ve müşterilerinin ihtiyaçlarını karşılayabilmelerine olanak tanır.
C: RoCE (Birleşik Ethernet üzerinden RDMA) ve InfiniBand, dağıtılmış depolama ağlarında kullanılan yüksek performanslı protokollerdir. TCP (İletim Kontrol Protokolü), geleneksel ağlarda kullanılan standart bir ağ protokolüdür. Temel fark, temel teknolojilerinde ve performans yeteneklerinde yatmaktadır.
C: RoCEv2, RoCE protokolünün ikinci versiyonudur. Ethernet ağları üzerinden uzaktan doğrudan bellek erişimine (RDMA) olanak tanıyan bir internet protokolüdür. RoCEv2, öncülü RoCEv1'e kıyasla gelişmiş performans ve ek özellikler sunar.
C: InfiniBand, öncelikle veri merkezleri ve yüksek performanslı bilgi işlem için tasarlanmış yüksek hızlı bir giriş/çıkış mimarisi ve ağ protokolüdür. Sunucular, depolama aygıtları ve diğer ağ bağlantılı sistemler arasında düşük gecikme süreli ve yüksek bant genişliğine sahip iletişim sağlar.
C: IWARP (İnternet Geniş Alan RDMA Protokolü), geleneksel TCP/IP ağları üzerinden RDMA'yı etkinleştiren bir protokoldür. Uzun mesafelerde verimli veri aktarımına ve düşük gecikmeli iletişime olanak tanır, bu da onu geniş alan ağları için uygun hale getirir.
C: RoCEv1, Ethernet ağları üzerinden RDMA'yı etkinleştiren bir Ethernet bağlantı katmanı protokolüdür. Mevcut Ethernet altyapısını kullanarak mevcut ağ kurulumlarıyla entegrasyonu kolaylaştırır.
C: InfiniBand, yüksek performanslı bilgi işlem için özel olarak tasarlanmış özel bir ağ teknolojisidir; RoCE ise geleneksel Ethernet ağları üzerinden RDMA'ya izin veren bir protokoldür. InfiniBand, RoCE'ye kıyasla daha yüksek bant genişliği ve daha düşük gecikme süresi sunar.
C: RDMA (Uzaktan Doğrudan Bellek Erişimi), CPU'yu gerektirmeden sistemler arasında verimli veri aktarımı sağlar. Bu, daha düşük gecikme süresi, daha düşük CPU kullanımı ve daha yüksek ağ verimi ile sonuçlanır. RDMA, hızlı ve düşük gecikmeli veri aktarımı gerektiren uygulamaların performansını artırabilir.
C: Üç tür RDMA teknolojisi vardır: InfiniBand, RoCE ve iWARP. InfiniBand özel bir ağ teknolojisidir; RoCE ve iWARP ise sırasıyla Ethernet ve TCP/IP ağları üzerinden RDMA'yı etkinleştirir.
C: RoCEv1, Ethernet ağları üzerinden RDMA'yı etkinleştiren bir Ethernet bağlantı katmanı protokolüdür.
C: RoCEv2, Ethernet ağları üzerinden RDMA'yı etkinleştiren bir internet protokolüdür.
