در دنیای راهکارهای ذخیره‌سازی داده، سرعت انتقال داده‌ها به یکی از جنبه‌های اساسی تبدیل شده است که در انتخاب سیستم مناسب نقش دارد. یکی از فناوری‌هایی که این سرعت را بهبود می‌بخشد، RDMA یا (Remote Direct Memory Access) است. این فناوری با زمان تأخیر پایین، پهنای باند بالا و مصرف اندک از پردازنده، تطابق کاملی برای نیازهای ذخیره‌سازی داده مدرن دارد.
در این مقاله، عملکرد RDMA در یک راهکار ذخیره‌سازی داده را مرحله به مرحله توضیح خواهیم داد.
راهنمای مطالعه
جهت دریافت مشاوره خرید استوریج با قیمت مناسب و متناسب با نیاز سازمانتان، می‌توانید با کارشناسان شرکت رایانش ابری پردیس تماس بگیرید.
رایانش ابری پردیس با بیش از 10 سال سابقه در ارائه خدمات و راهکارهای ذخیره سازی اطلاعات و مشاوره خرید استوریج آماده همکاری با شماست.
تکنولوژی RDMA چیست؟
تاریخچه تکنولوژی RDMA
برای درک بهتر ارزش تکنولوژی Remote Direct Memory Access (RDMA)، بهتر است با معرفی کوتاهی از تاریخچه آن، به‌ویژه DMA یا همان (Direct Memory Access)، شروع کنیم. DMA قابلیتی در یک سیستم است که به زیربخش‌های مختلف اجازه می‌دهد بدون عبور از CPU به حافظه اصلی سیستم (مانند RAM) دسترسی پیدا کنند.
اما چرا این قابلیت اهمیت دارد؟ پاسخ ساده است: صرفه‌جویی در زمان. اگر فقط از یک CPU برای انتقال داده‌ها استفاده کنیم، این فرآیند منجر به صف طولانی از عملیات خواندن و نوشتن می‌شود که ورودی و خروجی سیستم را تحت فشار قرار می‌دهد.
با وجود DMA ،CPU می‌تواند انتقال داده را آغاز کند، صرف‌نظر از عملیاتی که در حال انجام آن است. در همین حال، CPU به انجام سایر عملیات ادامه می‌دهد، در حالی که انتقال داده در پس‌زمینه انجام می‌شود. تنها زمانی که انتقال داده کامل شد، DMA وقفه‌ای به CPU ارسال می‌کند.
این فرآیند نه تنها باعث کاهش فشار کاری CPU می‌شود، بلکه کارایی کلی سیستم را نیز بهبود می‌بخشد. RDMA به عنوان یک نسخه پیشرفته‌تر از این فناوری، این عملکرد را به سطح بالاتری ارتقا می‌دهد و در محیط‌های ذخیره‌سازی مدرن کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است.
RDMA (Remote Direct Memory Access) موضوعی کمی تخصصی‌تر است و به‌طور دقیق‌تر، گسترشی از فناوری Direct Memory Access یا (DMA) است که پیش‌تر توضیح داده شد. همان‌طور که از نام این قابلیت برمی‌آید، RDMA امکان دسترسی به حافظه یک سیستم راه دور را فراهم می‌کند، بدون اینکه فرآیندهای CPU در همان سیستم مختل شوند.
اما چه چیزی RDMA را خاص کرده است و چرا در میان بسیاری از زیرساخت‌های ذخیره‌سازی داده‌ها محبوبیت دارد؟
- پشتیبانی از Zero-Copy Networking:
RDMA این امکان را فراهم می‌کند که برنامه‌ها انتقال داده‌ها را بدون دخالت مستقیم Network Software Stack انجام دهند. به همین دلیل، داده‌ها میان لایه‌های شبکه کپی نمی‌شوند و مستقیماً به Buffers منتقل می‌شوند. این ویژگی سرعت انتقال داده را به‌شدت افزایش می‌دهد. - عدم دخالت Kernel و CPU:
همان‌طور که از فناوری DMA انتظار می‌رود، RDMA نیز نیاز به دخالت Kernel یا CPU ندارد. این ویژگی باعث کاهش بار پردازشی روی CPU و ایجاد فضای بیشتر در دستگاه‌های Caching می‌شود.
برای عملکرد RDMA، استفاده از فناوری‌های شبکه در لایه لینک (Link Layer) الزامی است، زیرا این فناوری‌ها برای انتقال داده‌های برنامه‌ها به کار می‌روند.
RDMA با فراهم کردن زمان تأخیر پایین، کاهش فشار پردازشی و بهره‌وری بالاتر، به انتخابی ایده‌آل برای بسیاری از راهکارهای مدرن ذخیره‌سازی تبدیل شده است.
پیشنهاد مطالعه:
RDMA در Open-E JovianDSS
در Open-E JovianDSS نسخه Up29r2، زمانی که صحبت از RDMA می‌کنیم، منظور RDMA Over Converged Ethernet (RoCE) است. در حال حاضر، این قابلیت فقط در پیکربندی Non-Shared Storage Cluster برای ارتباط بین نودها پشتیبانی می‌شود. RDMA در خوشه‌های Shared Storage برای نوشتن Replicated Write Log و همچنین در ارتباطات Client-Server قرار است در به‌روزرسانی‌های آینده نرم‌افزار اضافه شود.
برای مهندسان OECE که به جزئیات فنی بیشتری نیاز دارند، باید اشاره کرد که در اینجا از iSCSI Extensions for RDMA (iSER) برای فعال‌سازی ارتباط RDMA استفاده می‌شود. این رویکرد باعث می‌شود پروتکل RDMA عملکرد بین نودها را از طریق کنترلرهای سازگار با RoCE بهبود ببخشد. این فناوری پهنای باند بالاتری را برای انتقال کامل داده‌های Block Storage فراهم می‌کند و از رفتار Zero Copy بهره می‌برد. همچنین، RDMA کمترین مصرف CPU و کمترین زمان تأخیر را دارد، که همراه با پایداری و سایر مزایای پروتکل iSCSI (از جمله High Availability و Security) ارائه می‌شود.
چرا RoCE بهترین انتخاب است؟
ترکیب RoCE با ویژگی‌های ذکر شده، آن را به سریع‌ترین راهکار برای تنظیمات Storage Area Network (SAN) تبدیل کرده است.
نتایج آزمایش RDMA در Open-E JovianDSS
به‌عنوان مثال، تست‌های انجام شده روی Open-E JovianDSS RDMA برای اتصال Mirroring Path که از کارت‌های شبکه Mellanox و ATTO 100GbE NICs استفاده شده است، نتایج چشمگیری را در عملکرد به‌ویژه در بار کاری نوشتن (Write Workload) نشان داده است.
علاوه بر این، آزمایش‌ها کاهش Latency در عملکرد نوشتن را هنگام استفاده از سیستم مبتنی بر Open-E JovianDSS با RDMA نشان داده‌اند. این کاهش تأخیر در انتقال داده‌ها، همراه با افزایش چشمگیر کارایی، تأکیدی بر توانایی RDMA در بهبود عملکرد کلی سیستم‌های ذخیره‌سازی است.
نتیجه‌گیری
فناوری RDMA به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین راهکارهای انتقال داده، نقش حیاتی در بهبود عملکرد سیستم‌های ذخیره‌سازی مدرن ایفا می‌کند. در Open-E JovianDSS، این فناوری با ترکیب ویژگی‌هایی مانند زمان تأخیر پایین، مصرف بهینه منابع CPU و پهنای باند بالا، بستری ایده‌آل برای انتقال داده‌ها در محیط‌های SAN و Cluster فراهم کرده است. نتایج آزمایش‌ها نیز کاهش قابل‌توجه Latency و افزایش کارایی در بارهای کاری سنگین نوشتن را تأیید کرده‌اند.
این مزایا نشان‌دهنده تعهد Open-E به ارائه فناوری‌های نوآورانه و پایدار در دنیای ذخیره‌سازی داده است. RDMA نه تنها نیازهای فعلی ذخیره‌سازی را برآورده می‌کند، بلکه با سازگاری با زیرساخت‌های پیشرفته، چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای برای آینده این صنعت ارائه می‌دهد.