O Elastic Remote Direct Memory Access (eRDMA) é um serviço de rede RDMA fornecido pela Alibaba Cloud. O eRDMA oferece baixa latência, alto throughput e alta elasticidade. Para usar os recursos do eRDMA em grande escala, os tipos de instância devem ser compatíveis com o eRDMA e utilizar interfaces de rede elásticas (ENIs) que suportem Elastic RDMA Interfaces (ERIs). Este tópico apresenta o eRDMA e descreve seus benefícios, cenários de uso e limites.
Introdução
O que é eRDMA?
O eRDMA é uma rede elástica de Remote Direct Memory Access (RDMA) desenvolvida pela Alibaba Cloud para ambientes em nuvem. Essa tecnologia reutiliza Virtual Private Clouds (VPCs) como enlace subjacente e emprega um algoritmo de controle de congestionamento (CC) desenvolvido pela própria Alibaba Cloud. Com base no suporte a RDMA, o eRDMA proporciona alto throughput e baixa latência. Em comparação com o RDMA tradicional, o eRDMA permite implementar redes RDMA em grande escala em segundos. Além disso, oferece suporte tanto a aplicações tradicionais de computação de alto desempenho (HPC) quanto a aplicações baseadas em Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP).
Use o eRDMA para implantar aplicações HPC na nuvem e construir clusters de aplicações de alto desempenho com alta elasticidade e baixo custo. Você também pode substituir uma VPC por uma rede eRDMA para acelerar suas aplicações.
Implementação dos recursos do eRDMA
Os recursos do eRDMA dependem de tipos de instância compatíveis com essa tecnologia. Crie e vincule interfaces de rede elásticas (ENIs) compatíveis com eRDMA a instâncias do Elastic Compute Service (ECS) desses tipos específicos para fornecer capacidades de serviço de rede RDMA em grande escala.
As Elastic RDMA Interfaces (ERIs) são interfaces de rede virtuais vinculáveis a instâncias ECS. As ERIs dependem das ENIs para habilitar dispositivos RDMA. Uma ERI reutiliza a rede à qual sua ENI pertence. Isso permite usar o recurso RDMA na rede original e aproveitar a baixa latência proporcionada pelo RDMA, sem necessidade de modificar a topologia de rede da aplicação.
Benefícios
O eRDMA oferece os seguintes benefícios:
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Alto desempenho
O RDMA ignora a pilha do kernel para transferir dados diretamente de programas em modo usuário para o Host Channel Adapter (HCA), responsável pela transmissão na rede. Essa abordagem reduz significativamente a carga da CPU e a latência. O eRDMA reúne as vantagens das interfaces RDMA tradicionais e aplica o RDMA às VPCs, levando a latência ultrabaixa característica dessa tecnologia para as redes em nuvem.
NotaUm HCA é uma placa de interface de rede (NIC) de hardware que conecta um servidor à rede e fornece suporte para RDMA.
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Inclusividade
A ativação do eRDMA é gratuita. Para ativá-lo, basta selecione a opção Elastic RDMA Interface durante a compra de uma instância ECS.
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Implantação em grande escala
O RDMA tradicional baseia-se em redes sem perdas, o que torna a implantação em larga escala cara e complexa. Já o eRDMA utiliza o algoritmo CC desenvolvido pela Alibaba Cloud para gerenciar a qualidade da transmissão nas VPCs, controlando métricas como latência e perda de pacotes. Dessa forma, o eRDMA mantém bom desempenho mesmo em redes com perdas.
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Escalabilidade
Diferentemente do RDMA convencional, que exige uma NIC de hardware dedicada, o eRDMA utiliza uma placa HCA RDMA com atributos de nuvem baseados na arquitetura Shenlong. O eRDMA permite adicionar dispositivos dinamicamente durante o uso do ECS e suporta migração a quente, possibilitando implantação flexível.
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VPCs compartilhadas
Como o eRDMA depende de ENIs e reutiliza as redes às quais elas pertencem, é possível ativar o recurso RDMA em redes legadas sem alterar a infraestrutura de rede existente.
Cenários
A pilha de protocolos TCP/IP fornece os principais protocolos de comunicação de rede, servindo de base para inúmeras aplicações. No entanto, com a expansão dos negócios relacionados a data centers, surgiram exigências maiores quanto ao desempenho da rede, incluindo menor latência e maior throughput. Devido a limitações como altos custos de cópia de memória, processamento entre pilhas de protocolos, algoritmos CC complexos e trocas frequentes de contexto, o TCP/IP tornou-se um gargalo que restringe o desempenho das redes de comunicação.
O RDMA ajuda a resolver esses problemas ao oferecer recursos como cópia zero e bypass do kernel, evitando sobrecargas associadas à cópia de dados e à troca frequente de contexto. Em comparação com a comunicação TCP/IP, o RDMA proporciona menor latência, maior throughput e menor utilização da CPU. Contudo, seu alto custo e a complexidade de operação e manutenção (O&M) limitavam seus cenários de aplicação.
O eRDMA da Alibaba Cloud foi projetado para garantir compatibilidade abrangente com diversos ambientes de nuvem. Ele oferece baixa latência e reduz as barreiras de adaptação de várias aplicações para a nuvem, melhorando significativamente seu desempenho. Comparado ao RDMA tradicional, o eRDMA abrange uma gama muito mais ampla de casos de uso, incluindo bancos de dados de cache baseados em Redis, análises de big data com Spark, modelos de pesquisa e previsão meteorológica (WRF) em HPC e treinamento de IA. Nesses cenários, o eRDMA proporciona ganhos substanciais de desempenho.
Limites
Antes de usar o eRDMA, certifique-se de que as seguintes condições sejam atendidas. Para obter mais informações, consulte Configure o eRDMA em uma instância de nível empresarial.