RDMA到底是什么?它的用途是什么?

RDMA表示远程直接内存访问。RDMA允许高速10G相机将图像数据直接发送到PC机的主存储器，而不涉及CPU或操作系统。这意味着CPU和操作系统不再需要花费资源来管理数据传输，从而释放CPU资源用于其他任务。

现在高速数据传输不断发展，用以满足带宽密集型应用的需求。用户数据报协议(UDP)传统上在GigE Vision相机数据流方面表现出色，但在10GigE和25GigE等更高带宽应用上，流量控制和数据包重传方面存在不足。远程直接存储器访问(RDMA)是高带宽、多相机应用的可行替代方案，提供了更强大、更有效的数据传输方法。RDMA绕过CPU和操作系统，直接将图像数据存储在主机PC的内存中。这对于管理现代高带宽以太网相机应用中的大数据是完美的。

现在相机的固件以及强大的相机功能加上PC硬件使得CPU负载非常低，即便在千兆网的多相机应用程序上也是CPU负载很低。那么哪些应用程序需要RDMA来降低CPU负载呢?

对于满带宽、高速以太网应用，RDMA在高速以太网上提供优化的零拷贝图像传输，例如10GigE接口。具有LUCID RDMA的Atlas10相机可靠地将1.2 GB/s的数据直接传输到主存储器，绕过CPU和操作系统。这增加了吞吐量，降低了延迟，并消除了CPU的使用，这是可靠的多10GigE相机应用所必需的。

RDMA如何消除CPU瓶颈？

GigE Vision协议下的UDP适用于千兆网，依赖于操作系统和CPU进行丢包管理。对于更高的带宽，RDMA提供了一种解决方案，使网络设备之间的数据移动无需CPU，允许网卡直接将数据写入主机PC的内存。RDMA的成功始于InfiniBand，它在高性能计算中很流行。RoCE v1(2010)通过以太网链路层协议解决了InfiniBand需求，RoCE v2(2014)扩展了跨三层网络的路由和流量控制。将RDMA应用于以太网可以提供高吞吐量、低延迟、硬件卸载、工业连接、支持以太网供电(PoE)的长线缆长度和互操作性。

工业高速数据传输接口的未来会是什么？

当前市面上的工业高速数据传输接口主流以CXP为主，万兆乃至更高速的网口受限于对系统CPU资源的要求，稳定性问题一直被质疑。LUCID利用RoCE v2，一种开放标准的网络技术，并将其定制为GigE Vision，以克服UDP在实现10GigE带宽方面的挑战。这大大减少了图像采集的CPU负载，最大限度地减少了图像传递延迟并提高了数据吞吐量。LUCID在典型工业PC系统上的测试表明，同时开流4x Atlas10 10GigE相机，使用RDMA仅占用0.08%的CPU，而使用传统的GigE Vision UDP则为5.38%。

LUCID最近宣布在其全系列的Atlas10 - 10GigE相机中集成和可用RDMA。LUCID屡获殊荣的Atlas10相机采用RDMA，通过10GigE接口提供优化的零拷贝图像传输。具有RDMA的Atlas10可靠地将1.2 GB/s的数据直接传输到主存，绕过CPU和操作系统。LUCID的RDMA实现包括更新的Arena SDK版本，所有的Atlas10相机上支持免费RDMA固件升级，以及两种经济的兼容1G/10G PoE+ 的双口RDMA网卡可供选择。RDMA在高带宽应用中支持基于以太网的相机，确保更快、更可靠的数据传输，并强化了以太网作为机器视觉首选工业接口的地位。

用户使用RDMA有什么要求?

LUCID的RDMA实现包括更新的Arena SDK版本，所有的Atlas10相机上支持免费RDMA固件升级，以及两种经济的兼容1G/10G PoE+ 的双口RDMA网络适配器可供选择。

网络适配器不依赖于NIC级别的其他硬件设备来支持RDMA，而只是利用RoCE v2协议。因此，与标准的10G适配器相比，支持RDMA的网络适配器没有成本增加。

RDMA将在10G GigE Vision协议中实现

作为GigE Vision标准委员会的活跃成员，LUCID完全支持将RDMA技术集成到GigE Vision标准的下一个版本中。LUCID认为，RDMA技术的标准化将加速行业采用更快的以太网传输速率，如10GigE、25GigE和更高的速率。

在抖动和延迟方面，RDMA与带有GVSP的GigE Vision相比有缺点

在GigE Vision上实现RDMA需要采用GigE Vision流协议(GVSP)，通过可靠连接(RC)建立RDMA流通道，类似于TCP连接。GVSP消除了图像有效负荷传输的GVSP头，使用RoCE v2 HCA管理数据包重发。流量控制发生在相机保留数据包直到接收方确认(ACK)，减少开销和CPU使用，由专用的HCA硬件管理。

RoCE v1(2010)通过以太网链路层协议解决了高带宽低延迟需求，RoCE v2(2014)扩展了跨三层网络的路由和流量控制。将RDMA应用于以太网可以提供高吞吐量、低延迟、硬件offload卸载、工业连接、通过以太网供电(PoE)的长电缆长度和互操作性。

（Lucid Vision Labs 叶冲译）