RDMARoCEv2 帧结构|RoCE和RRoCE|Soft-RoCE

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了RDMARoCEv2 帧结构|RoCE和RRoCE|Soft-RoCE相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目录

​​ 一、RoCE帧结构​​

​​二、soft-RoCE​​

​​三、RoCE和RRoCE​​

​​UC send​​

​​RoCE​​

​​RC send​​

​​RoCE​​

​​RRoCE​​

​​四、抓包查看各部分组成详细​​

​​UC send  详细​​

​​RoCE​​

​​RC send  详细​​

​​RoCE​​

​​RRoCE ​​

​​五、mellonx如何设置RoCEv1和RoCEv2​​


@UESTC

 一、RoCE帧结构

RoCE帧结构

https://www.jianshu.com/p/85e7309c6187

RoCE v1和RoCE v2

RoCE将IB传输的流量封装到下面两种以太网帧中：

l RoCE v1 - RoCE v1协议被定义为带有以太网头部的IB帧。 它使用以太网类型0x8915并且可以选择启用或者关闭VLAN标签。常规的以太网MTU也适用于RoCE帧。

l RoCE v2 - RoCE协议的直接扩展使得流量能在3层IP环境下运行。将RoCE中的GRH头部替换成IP头部，使用UDP类型和专用的目的UDP端口(4791)。UDP源端口域用来携带一个模糊的流标识符，使得网络设备能够实现包的转发优化(例如ECMP)，同时对于协议头部的格式保持无关性。

\'【RDMA】RoCEv2

在RoCE中，infiniband的链路层协议头被去掉，用来表示地址的GUID被转换成以太网的MAC。Infiniband依赖于无损的物理传输，RoCE也同样依赖于无损的以太传输，这一要求会给以太网的部署带来了成本和管理上的开销。以太网的无损传输必须依靠L2的QoS支持，比如PFC(Priority Flow Control)，接收端在buffer池超过阈值时会向发送方发出pause帧，发送方MAC层在收到pause帧后，自动降低发送速率。这一要求，意味着整个传输环节上的所有节点包括end、switch、router，都必须全部支持L2 QoS，否则链路上的PFC就不能在两端发挥有效作用。

\'【RDMA】RoCEv2

                                                           RoCEv1帧结构示意图

RoCEv1对应的协议请规范参考InfiniBand™ Architecture Specification Release 1.2.1 Annex

\'【RDMA】RoCEv2

RoCEv2

  由于RoCEv1的数据帧不带IP头部（所以不能IP路由），所以只能在L2子网内通信。为了解决此问题，IBTA于2014年提出了RoCE V2，RoCEv2扩展了RoCEv1，将GRH(Global Routing Header)换成UDP header +　IP header，扩展后的帧结构如下图所示。

\'【RDMA】RoCEv2

对应一个具体的报文示意图如下图所示。

\'【RDMA】RoCEv2

原文链接：https://blog.csdn.net/bandaoyu/article/details/115346857

二、soft-RoCE

  Linux内核在4.9通过软件的实现了RoCEv2，即Soft-RoCE。不同于RoCE，softRoCE适用于任何以太环境，无需依赖NIC、switch、L2QoS等支持。（所以只是实现RDMA的0拷贝，CPU消耗并没有减少？）

  softRoCE的目标是在所有支持以太网的设备上都可以部署RDMA传输，其实现可分成两部分，对上通过librxe与RDMA stack（libibverbs）耦合，对下通过rxe.ko与linux stack layer3耦合，用户通过某个eth NIC的UDP隧道为虚拟的RDMA设备传输RoCE数据。

\'【RDMA】RoCEv2

在性能敏感的虚拟化场景，VM环境需要直接访问底层硬件。借助于softRoCE，底层的网卡硬件也不需要暴露在VM环境就可以使用挂载的虚拟RoCE设备。

  通过在节点上安装soft-RoCE，它就可以与支持RoCE的节点或者是同样安装有soft-RoCE的节点建立RDMA传输。尽管在传统以太上，one-copy甚至zero-copy的方案已经出现多个，但个人认为soft-RoCE的 最大意义是使得不具备RDMA NIC的数据中心用最小的成本构建起高效的RDMA网络，所以softRoCE作为RoCE方案的重要补充，已经逐渐成为RDMA生态（IBTA）下一步开发的标准构件。

三、RoCE和RRoCE

RRoCE = Routable RoCE

Since RoCEv2 packets are routable the RoCE v2 protocol is sometimes called Routable RoCE or RRoCE

​

UC send

RoCE

1911    1.704461    GID: fe80::9a03:9bff:fe92:1ae6    GID: fe80::9a03:9bff:fe9a:4296    RoCE    134    UC Send Only QP=0x00fd47 

\'【RDMA】RoCEv2

RC send

RoCE

17    0.000203    GID: fe80::9a03:9bff:fe92:1ae6    GID: fe80::9a03:9bff:fe9a:2b3a    RoCE    114    RC Send Only QP=0x00f798 

\'【RDMA】RoCEv2

RRoCE

14584    0.041138    192.169.31.53    192.169.31.54    RRoCE    1082    RC Send Middle QP=0x00d684 

\'【RDMA】RoCEv2

四、抓包查看各部分组成详细

UC send  详细

RoCE

\'【RDMA】RoCEv2

\'【RDMA】RoCEv2

RC send  详细

RoCE

\'【RDMA】RoCEv2

\'【RDMA】RoCEv2

RRoCE 

14584    0.041138    192.169.31.53    192.169.31.54    RRoCE    1082    RC Send Middle QP=0x00d684 

\'【RDMA】RoCEv2

\'【RDMA】RoCEv2

\'【RDMA】RoCEv2

五、mellonx如何设置RoCEv1和RoCEv2

方法

1、ibdev2netdev -v 查看网卡是否是ConnectX®-4 以及以上，ConnectX®-4 以及以上支持 RoCEv1 和 RoCEv2。

2、Show_gids查看

ver代表RoCE的版本，INDEX代表gid_index

\'【RDMA】RoCEv2

3.创建QP时选择RoCEv2

从Show_gids显示的信息可知，当使用device_name是mlx5_0,port=1，创建QP时要选择RoCEv2 则，则INDEX应该是1、3、5

 

官方文档

​​https://docs.mellanox.com/pages/viewpage.action?pageId=37849138#RDMAoverConvergedEthernet(RoCE)-RoCEModesParameters​​

  1. 查看网卡信息

ibdev2netdev -v

[root@rdma64 test]# ibdev2netdev -v
0000:18:00.0 mlx5_0 (MT4119 - MCX555A-ECAT) CX555A - ConnectX-5 QSFP28 fw 16.23.1020 port 1 (ACTIVE) ==> eth18-0 (Up)
0000:3b:00.0 mlx5_1 (MT4119 - MCX555A-ECAT) CX555A - ConnectX-5 QSFP28 fw 16.24.1000 port 1 (ACTIVE) ==> ib3b-0 (Up)

确认是ConnectX-5

ConnectX®-4 支持 RoCEv1 和 RoCEv2。默认情况下，驱动程序将所有 GID 索引关联到 RoCEv1 和 RoCEv2，因此，每个 RoCE 版本都有一个条目。

为队列对 (QP) 设置 RoCE 模式

给RC/UC QP设置RoCE模式的方法是在将 RC/UC QP（连接 QP）从 INIT 修改为 RTR时，在地址向量 (AV)的属性中，为 QP 的源 GID 指定端口 GID 表的索引。该索引中的 GID 类型将用于设置 QP 的 RoCE 类型。

也就是ibv_modify_qp 之前,给参数attr的attr.ah_attr.grh.sgid_index属性配置GID 表的索引。

当前RDMA网卡支持的GID索引和索引对应的RoCE模式见GID 表总体：

MLNX_OFED 提供了一个名为 show_gids 的脚本来方便地查看 GID 表。


[root@rdma64 test]# show_gids

DEV     PORT    INDEX   GID                                     IPv4            VER     DEV

---     ----    -----   ---                                     ------------    ---     ---

mlx5_0  1       0       fe80:0000:0000:0000:9a03:9bff:fe92:1ae6               v1      eth18-0

mlx5_0  1       1       fe80:0000:0000:0000:9a03:9bff:fe92:1ae6               v2      eth18-0

mlx5_0  1       2       0000:0000:0000:0000:0000:ffff:c0a9:1f36 192.169.31.54   v1      eth18-0

mlx5_0  1       3       0000:0000:0000:0000:0000:ffff:c0a9:1f36 192.169.31.54   v2      eth18-0

mlx5_1  1       0       fe80:0000:0000:0000:9a03:9bff:fe9a:2992               v1      ib3b-0

mlx5_1  1       1       fe80:0000:0000:0000:9a03:9bff:fe9a:2992               v2      ib3b-0

mlx5_1  1       2       0000:0000:0000:0000:0000:ffff:ac11:1f36 172.17.31.54    v1      ib3b-0

mlx5_1  1       3       0000:0000:0000:0000:0000:ffff:ac11:1f36 172.17.31.54    v2      ib3b-0

n_gids_found=8


我们要设置IB port 1的RoCE模式为RoCEv2，所以我们可以选择索引1和3，例如：


……

config.gid_idx        = 1;  //1 或3均可。

config.traffic_class = 6;  //对应RocE

if(config.gid_idx >= 0)
{
    fprintf(stderr, "##gid_idx:%d\\n", config.gid_idx);

    attr.ah_attr.is_global         = 1;
    attr.ah_attr.port_num          = 1;
    memcpy(&attr.ah_attr.grh.dgid, dgid, 16);
    attr.ah_attr.grh.flow_label    = 0;
    attr.ah_attr.grh.hop_limit     = 1;
    attr.ah_attr.grh.sgid_index    = config.gid_idx; // config.gid_idx  = 1;  //1 或3。

attr.ah_attr.grh.traffic_class = config.traffic_class;
}

fprintf(stderr, "##traffic_class:%d\\n", config.traffic_class);

flags = IBV_QP_STATE | IBV_QP_AV | IBV_QP_PATH_MTU | IBV_QP_DEST_QPN |
        IBV_QP_RQ_PSN ;
rc = ibv_modify_qp(qp, &attr, flags);
if(rc)
{
    fprintf(stderr, "failed to modify QP state to RTR,rc = %d,%s\\n", rc, __FUNCTION__);
}


配置RoCEv1和RoCEv2 前后发送数据对比:

RoCEv1:

\'【RDMA】RoCEv2

RoCEv2:

（改为RoCEv2后,）

\'【RDMA】RoCEv2

  1. 注意事项
  1. 给UD QP设置RoCE模式的方法与RC/UC不同。

给rdma_cm接口配置RoCE的方法与vbers不同。

详情见：https://docs.mellanox.com/pages/viewpage.action?pageId=37849138#RDMAoverConvergedEthernet(RoCE)-RoCEModesParameters

  1. 注意不同的网卡GID索引表不同

用[root@rdma64 test]# show_gids 列出当前网卡的GID索引表，以显示的结果为准。官网的下面的这个表只针对connect X4：

\'【RDMA】RoCEv2

以上是关于RDMARoCEv2 帧结构|RoCE和RRoCE|Soft-RoCE的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

RoCE网络技术和实现方式

两种以太网 RDMA 协议： iWARP 和 RoCE

高性能算力中心 — RoCE — Overview

[转帖]两种以太网 RDMA 协议： iWARP 和 RoCE

UCloud高性能RoCE网络设计

高性能计算网络，RoCE vs. InfiniBand该怎么选？