基于RDMA协议的零拷贝技术研究-维普.PDF

维普资讯 基于RDMA协议的零拷贝技术研究 余胜生 初莹莹 周敬利 欧阳凯 (华中科技大学计算机学院外存储 国家专业实验室，武汉 430074) E-mail：ssyu@mail．bust．edu．cn 摘 要 RDMA协议是一个比较新 的规范，它允许一台计算机直接访 问另一台计算机 的内存。该文分析 了当前网络通信 中零拷 贝技术的特点及缺陷，提 出了使用 RDMA方式对其进行改进 ，并对 RDMA通信方式进行 了研究。 关键 词 网络通信 零拷 贝 RDMA协议 文章编号 1002—833l一(2004)03—0126—03 文献标识码 A 中图分类号 TP393 Study on the Zero-Copy Technology Based on RDM A Protocol Yu Shengsheng Chu Yingying ZhouJingli OuyangKai (NationalStorageSystem Laboratory，CollegeofComputerScience Technology， Huazhong Ll『iversityofScience Technology．Wuhan 430074) Abstract： RDMA protocolisnew ar|(Iitpermitsone computerto access remote memory in anotherone．Thisarticle analyzeszero—copy technology and itsdefectin currentnetworkcommunication，a method thatusesRDMA toimprove it isgiven，and someresearcheshavebeendone on it． Keywords：Network Communication，Zero-copy，RDMA Protocol l 引言 设备直接访问用户空间数据并将其发送 出去 ，不需 内核参与 ； 随着千兆 网络应用的 日益广泛 以及高性能集群 的出．睨，在 接收信息时 ，I／O设备将收到 的数据直接写入用户缓冲区，等 高速通信 网络 中，端系统的 内存带宽已经成为制约 网络性能的 待用户读取 ，也无 需内核参与 ，从而在通信 的收发两端消除了 瓶颈。TCP／IP协议把一些异构的机器连接起来 ，组 成一个大 的 数据在用户空间和内核空 间的拷 贝。但是 ，对于多数网络协议 计算机 网络 ，其强大 的兼容性却往往需要 以效率作为代价 。例 栈 ，包括 TCP／IP，这需要 由网卡来完成数据校验和的计算 。 目 如用户消息从发送方到接收方要经过多次在用户空间和核心 前 ，零拷贝技术的主要实现是在用户级高速 网络通信接 口：其 空间之间的拷贝。统计表明，每增加一次拷贝，通信的效率就会 原理图如 图 l。 降低至少 20％ ，因此消除拷贝可以有效增加带宽。 零拷 贝技术采用一个专 门的零拷贝数据通路从存储系统 通过通信系统到达网络 ，可以降低传统操作系统的通信开销。 但是当前的零拷 贝技术对其所传送 的数据有一些大小及格式 要求 ，如果在端系统 中使用 RDMA的通信方式 ，则可以消除零 拷贝的限制 ，进一步减少数据拷贝次数 ，简化网络通信过陧，从 而可以达到提高网络通信性能的 目的。 2 零拷贝技术的特点 在高速通信 网络 中，端系统 的开销是很大的：如数据在发 送方从用户空 间拷 贝到核心空间，在接收方从核心空 间拷 贝到 图 l 零拷贝示意 图 用户空间，还有通信过程 中进行的差错校验 ，重发机制等带来 的拷贝等。对此过程进行一个简要分析可知 ：向新 的缓存拷 贝