面向英特尔® 以太网设备的远程直接内存访问 (RDMA)

远程直接内存访问（RDMA）允许网络设备与另一台系统的应用程序内存之间直接传送数据，并在某些网络环境中增加吞吐量和降低延迟。

主要的区别是 iWARP 通过 TCP 执行 RDMA，而 RoCEv2 则使用 UDP。

为了避免因丢弃的数据包导致的性能下降，在所有网络接口和交换机上启用链路级流量控制或优先级流量控制。

注意：

  • 在运行 Microsoft* Windows Server* 操作系统的系统上，启用 *QoS/优先级流控制将禁用链路级别流控制。
  • 基于英特尔® 以太网 800 系列的设备以超过 4 个端口的多端口模式操作时不支持 RDMA。
  • 在 Linux* 系统上，RDMA 与绑定不兼容。如果启用了 RDMA，结合将不工作。

Linux 上的 RDMA

这些基本 Linux RDMA 安装说明适用于以下设备：

有关详细的安装和配置信息，请参阅支持 RDMA 的英特尔以太网设备的驱动程序压缩包内的 Linux RDMA 驱动程序 README 文件。

此示例专门针对 Red Hat* Enterprise Linux*。您的操作系统的具体情况可能有所不同。

  1. 解压 RDMA 驱动程序压缩包。例如：
    # tar zxf irdma-<x.x.x>.tar.gz
  2. 安装 RDMA PF 驱动程序。例如：
    # cd irdma-<x.x.x>
    # ./build.sh
    # modprobe irdma
    注意：默认情况下，irdma 驱动程序在 iWARP 模式下加载。它使用 devlink 接口来启用每个端口的 RoCev2。要在 RoCEv2 模式下加载所有的 irdma 端口，请使用以下方法：
    # modprobe irdma
  3. 卸载任何先前安装的 rdma-core 版本。
    # yum erase rdma-core
  4. 从 GitHub 下载 rdma-core 库压缩包。例如：
    # wget https://github.com/linux-rdma/rdma-core/releases/download/v27.0/rdma-core-27.0.tar.gz
    注意：请下载与驱动器附带的 libirdma 补丁文件相匹配的 rdma-core 版本。例如，libirdma-27.0.patch 要求 rdma-core-27.0.tar.gz。
  5. 解压 rdma-core 压缩包，应用补丁程序，并更改 spec 文件的组别。例如：
    # tar -xzvf rdma-core-<version>.tar.gz
    # cd rdma-core-<version>
    # patch -p2 <<path-to-component-build>/libirdma-<version>.patch
    # cd ..
    # chgrp -R root <path-to-rdma-core>/redhat
    # tar -zcvf rdma-core-<version>.tgz rdma-core-<version>
  6. 安装 rdma-core-intel 用户空间库。例如：
    # mkdir -p ~/rpmbuild/SOURCES
    # mkdir -p ~/rpmbuild/SPECS
    # cp rdma-core-<version>.tgz ~/rpmbuild/SOURCES/
    # cd ~/rpmbuild/SOURCES
    # tar -xzvf rdma-core-<version>.tgz
    # cp ~/rpmbuild/SOURCES/rdma-core-<version>/redhat/rdma-core.spec ~/rpmbuild/SPECS/
    # cd ~/rpmbuild/SPECS/
    # rpmbuild -ba rdma-core.spec
    # cd ~/rpmbuild/RPMS/x86_64
    # yum install *<version>*.rpm
  7. 在您的适配器上启用流量控制。您可以启用链路级或优先级流量控制；我们建议使用优先级流量控制。有关流量控制的详细信息，请参阅 Linux RDMA 驱动程序 README。
  8. 在您的系统与之连接的交换机上启用流量控制。查阅交换器文档以了解详细信息。

面向 Linux 中虚拟环境的 RDMA

基于英特尔以太网 800 系列的设备，在受支持的 Windows 或 Linux 主机上支持 Linux VF 下的 RDMA。有关如何在 Linux VF 中加载和配置 RDMA 的更多信息，请参阅 Linux RDMA 驱动程序压缩包中的自述文件。

FreeBSD* 上的 RDMA

提供适用于以下设备系列的 FreeBSD RDMA 驱动程序：

设备 基础驱动程序名称 RDMA 驱动程序名称 支持的协议
英特尔® 以太网 800 系列 ice irdma RoCEv2, iWARP
英特尔® 以太网 X722 系列 ixl iw_ixl iWARP

以下说明描述了每个设备系列的基本 FreeBSD RDMA 安装。有关详细的安装和配置信息，请参阅 FreeBSD RDMA 驱动程序 tarball 中的 README 文件。

英特尔® 以太网 800 系列：

  1. 解压基础驱动程序和 RDMA 驱动程序压缩包。例如：
    # tar -xf ice-<version>.tar.gz
    # tar -xf irdma-<version>.tar.gz
  2. 安装基础驱动程序。例如：
    # cd ice-<version>/ directory
    # make
    # make install
  3. 安装 RDMA 驱动程序。例如：
    # cd irdma-<version>/src
    # make clean
    # make ICE_DIR=$PATH_TO_ICE/ice-<version>/
    # make install
    注意：默认情况下，irdma 驱动程序在 iWARP 模式下加载。若要以 RoCEv2 模式加载 irdma 端口，请将下列行添加到 /boot/loader.conf，其中 <port> 是用于启用 RoCEv2 模式的接口，然后重新启动：
    dev.irdma<port>.roce_enable=1
    例如，要在 ice1 上启用 RoCEv2 模式：
    dev.irdma1.roce_enable=1
  4. 启用流量控制。
    # sysctl dev.ice.<interface_num>.fc=3
  5. 在您的系统与之连接的交换机上启用流量控制。查阅交换器文档以了解详细信息。

英特尔® 以太网 X722 系列：

  1. 解压基础驱动程序和 RDMA 驱动程序压缩包。例如：
    # tar -xf ixl-<version>.tar.gz
    # tar -xf iw_ixl-<version>.tar.gz
  2. 安装基础驱动程序。例如：
    # cd ixl-<version>/src directory
    # make
    # make install
  3. 安装 RDMA 驱动程序。例如：
    # cd iw_ixl-<version>/src
    # make clean
    # make IXL_DIR=$PATH_TO_IXL/ixl-<version>/src
    # make install
  4. 启用流量控制。
    # sysctl dev.ixl.<interface_num>.fc=3
  5. 在您的系统与之连接的交换机上启用流量控制。查阅交换器文档以了解详细信息。

Microsoft Windows* 上的 RDMA

适用于网络直接 (ND) 用户模式应用程序的 RDMA

网络直接 (ND) 允许用户模式应用程序使用 RDMA 功能。

注：用户模式应用程序可能具有诸如 Microsoft HPC 包或英特尔 MPI 库之类的先决条件，请参阅应用程序文档以了解详细信息。

RDMA 用户模式安装

英特尔® 以太网用户模式 RDMA 提供程序受 Microsoft Windows Server 2012 R2 及更高版本的支持。

按照以下步骤安装用户模式网络直接功能。

  1. 从安装介质运行 Autorun.exe 以启动安装程序，然后选择”安装驱动程序和软件”，并接受许可协议。
  2. 在安装选项屏幕上，选择“英特尔® 以太网用户模式 RDMA 提供程序”。
  3. 在 RDMA 配置选项屏幕上，选择“启用跨 IP 子网的 RDMA 路由”（如果需要）。请注意，在基础驱动程序安装过程中，即使未选择用户模式 RDMA，此选项仍会显示，因为此选项也适用于网络直接内核功能。
  4. 如果 Windows 防火墙已安装，并处于活动状态，则选择“在 Windows 防火墙中创建一条英特尔® 以太网 RDMA 端口映射服务规则”，并选择要对其应用该规则的网络。

    注：如果 Windows 防火墙被禁用，或者您使用的是第三方防火墙，您将需要手动添加此规则。

  5. 继续安装驱动程序和软件。

RDMA 网络直接内核 (NDK)

RDMA 网络直接内核（NDK）功能包含在英特尔基础网络驱动程序中，并不需要安装额外的功能。

跨 IP 子网的 RDMA 路由

如果你想跨子网允许 NDK 的 RDMA 功能，您需要在基础驱动程序安装过程中在 RDMA 配置选项屏幕上选择“启用跨 IP 子网的 RDMA 路由”。

在 Microsoft Windows Server 操作系统上启用优先级流量控制 (PFC)

为避免因丢弃数据包导致的性能下降，请在所有网络接口和交换机上启用优先级流量控制 (PFC) 或链路级流量控制。

注：在运行 Microsoft* Windows Server* 操作系统的系统上，启用 *QoS/优先级流控制将禁用链路级别流控制。

使用以下 PowerShell* 命令在 Microsoft Windows Server 上启用 PFC：

Install-WindowsFeature -Name Data-Center-Bridging -IncludeManagementTools
New-NetQoSPolicy "SMB" -NetDirectPortMatchCondition 445 -PriorityValue8021Action 3
Enable-NetQosFlowControl -Priority 3
Disable-NetQosFlowControl -Priority 0,1,2,4,5,6,7
New-NetQosTrafficClass -Name "SMB" -Priority 3 -BandwidthPercentage 60 -Algorithm ETS
Set-NetQosDcbxSetting -Willing $FALSE
Enable-NetAdapterQos -Name "Slot1 4 2 Port 1"

使用 Microsoft PowerShell 验证 RDMA 操作

您可以使用以下 Microsoft PowerShell 命令检查 RDMA 是否已在网络接口中启用：

Get-NetAdapterRDMA

使用以下的 PowerShell 命令检查网络接口是否与 RDMA 兼容，以及多通道是否已启用：

et-SmbClientNetworkInterface

使用以下命令 PowerShell 命令检查网络直接是否已在操作系统中启用：

Get-NetOffloadGlobalSetting | 选择 NetworkDirect

使用 netstat 以确保每个具备 RDMA 功能的网络接口在端口 445 上有一个侦听器。（支持 RDMA 的 Windows 客户端操作系统可能不标明侦听器）。例如：

netstat.exe -xan | ? {$_ -match "445"}

面向 Windows 虚拟环境的 RDMA

要在连接到 VMSwitch 的虚拟适配器上启用 RDMA 功能，SRIOV（单根 IO 虚拟化）和 VMQ（虚拟机队列）高级属性必须在每个端口上启用。在某些情况下，这些设置可能会默认禁用。可以在英特尔® PROSet ACU 的“适配器设置”面板、适配器属性对话框的“高级”选项卡中手动设置这些选项，或使用以下 PowerShell 命令：

Set-NetAdapterAdvancedProperty -Name <nic_name> -RegistryKeyword *SRIOV -RegistryValue 1

Set-NetAdapterAdvancedProperty -Name <nic_name> -RegistryKeyword *VMQ -RegistryValue 1

配置 RDMA 来宾支持（NDK 模式 3）

NDK 模式 3 允许内核模式 Windows 组件在 Hyper-V 来宾分区中使用 RDMA 功能。要在英特尔以太网设备上启用 NDK 模式 3，请执行以下操作：

  1. 在系统的 BIOS 或 UEFI 中启用 SR-IOV。
  2. 在设备上启用 SR-IOV 高级设置。
  3. 要在与设备绑定的 VMSwitch 上启用 SR-IOV，对同一个设备上的所有物理功能执行以下操作：
    New-VMSwitch -Name <switch_name> -NetAdapterName <device_name>
    -EnableIov $true
  4. 通过设置“RdmaMaxVfsEnabled”高级设置来配置设备上的 RDMA 虚函数 (VF) 的数目。所有物理函数都必须设置为相同的值。该值是在整个设备中同一时间内具有 RDMA 能力的 VF 的最大数目。启用更多的 VF 将限制来自物理函数 (PF) 和其他 VF 的 RDMA 资源。
    Set-NetAdapterAdvancedProperty -Name <device_name> -RegistryKeyword RdmaMaxVfsEnabled -RegistryValue <Value: 0 - 32>
  5. 禁用主机上的所有 PF 适配器并重新予以启用。对于更改注册表关键字 “RdmaMaxVfsEnabled”，或者创建或销毁 VMSwitch，这是必需的。
    Get-NetAdapterRdma | Disable-NetAdapter
    Get-NetAdapterRdma | Enable-NetAdapter
  6. 为需要 RDMA VF 支持的 VM 创建 VM 网络适器。
    Add-VMNetworkAdapter -VMName <vm_name> -VMNetworkAdapterName <device_name> -SwitchName <switch_name>
  7. 如果计划在来宾分区上使用 Microsoft Windows 10 Creators Update (RS2) 或更高版本，则在主机上输入以下命令来设置 VM 网络适配器上的 RDMA 重量：
    Set-VMNetworkAdapterRdma -VMName <vm_name> -VMNetworkAdapterName <device_name> -RdmaWeight 100
  8. 在 VM 网络适配器上设置 SR-IOV 权重（注：在将 RdmaWeight 设置为 0 之前，必须先将 SR-IOV 权重设置为 0）：
    Set-VMNetworkAdapter -VMName <vm_name> -VMNetworkAdapterName <device_name> -IovWeight 100
  9. 在 VM 中使用 PROSET 安装程序安装 VF 网络适配器。
  10. 使用 VM 中的 PowerShell 在 VF 驱动程序和 Hyper-V 网络适配器上启用 RDMA：
    Set-NetAdapterAdvancedProperty -Name <device_name> -RegistryKeyword RdmaVfEnabled -RegistryValue 1
    Get-NetAdapterRdma | Enable-NetAdapterRdma

适用于 NDK 的 RDMA 功能，如 SMB 直接（服务器消息块）等

NDK 允许 Windows 组件（如 SMB 直接存储）使用 RDMA 功能。

测试 NDK：带 DiskSPD 的 Microsoft Windows SMB Direct

本节概述了我们推荐的在 Microsoft Windows 操作系统上测试适用于英特尔以太网功能和性能的 RDMA 的方法。

注：由于 SMB 直接是存储工作负载，因此基准测试的性能可能仅限于存储设备的速度，而不是被测试的网络接口。英特尔建议尽可能使用最快的存储，以对所测试的网络设备的真实功能进行测试。

测试说明：

  1. 设置并连接至少两台运行受支持的 Microsoft Windows Server 操作系统的服务器，且每台服务器至少有一个具备 RDMA 功能的英特尔® 以太网设备。
  2. 在指定为 SMB 服务器的系统上设置一个 SMB 共享。注：基准测试的性能可能仅限于存储设备的速度，而不是被测试的网络接口。存储的设置不在本文的范围之内。您可以使用以下的 PowerShell 命令：
    New-SmbShare -Name <SMBsharename> -Path <SMBsharefilepath> -FullAccess <domainname>\Administrator,Everyone

    例如：
    New-SmbShare -Name RAMDISKShare -Path R:\RAMDISK -FullAccess group\Administrator,Everyone

  3. 从此处下载并安装 Diskspd Microsoft 实用程序：https://gallery.technet.microsoft.com/DiskSpd-a-robust-storage-6cd2f223
  4. 使用 CMD 或 Powershell，cd 到 DiskSpd 文件夹并运行测试。（参考 Diskspd 文档以了解关于参数的更多信息）

    例如：将块大小设置为 4K，运行测试 60 秒钟，禁用所有硬件和软件缓存，测量和显示延迟统计数据，每目标利用 16 个重叠 IO 和 16 个线程，随机 0% 写入和 100% 读取，并创建一个 10GB 测试文件“\\<SMBserverTestIP>\<SMBsharename>\test.dat”：
    .\diskspd.exe -b4K -d60 -h -L -o16 -t16 -r -w0 -c10G \\<SMBserverTestIP>\<SMBsharename>\test.dat

  5. 确认 RDMA 通信正在使用“RDMA 活动”和“SMB 直接连接”之类的性能计数器。参考 Microsoft 文档以了解更多细节。

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