【RDMA】RoCEv2 帧结构|RoCE和RRoCE|Soft-RoCE

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【RDMA】RoCEv2 帧结构|RoCE和RRoCE|Soft-RoCE
https://www.cnblogs.com/bandaoyu/p/14861141.html

目录

RoCE和RRoCE

一、数据组成

UC send

RoCE

RC send

RoCE

RRoCE

二、各部分组成详细

UC send 详细

RoCE

RC send 详细

RoCE

RRoCE

三、mellonx如何设置RoCEv1和RoCEv2

RoCE和RRoCE

RRoCE = Routable RoCE

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

一、数据组成

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

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

RRoCE

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

二、各部分组成详细

UC send 详细

RoCE

RC send 详细

RoCE

RRoCE

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

三、mellonx如何设置RoCEv1和RoCEv2

https://docs.mellanox.com/pages/viewpage.action?pageId=12013422#RDMAoverConvergedEthernet(RoCE)-RoCEv2
1. RoCEv1或RoCEv2的设置
~~Mellonx查看当前是RoCEv1还是RoCEv2~~

~~cma_roce_mode -d mlx5_0 -p 1~~

RoCE Modes Parameters

在RoCEv1 模式下，发送的msg 是RoCE 格式

在RoCEv2 模式下，发送的msg 是RRoCE 格式
1. 配置文件设置RoCE模式
ConnectX®-3 仅支持 RoCEv1，而 ConnectX®-3 Pro 支持 RoCEv1 和 RoCEv2。可以使用 /etc/modprobe.d/mlx4_core.conf 文件中的“roce_mode”参数设置 RoCE 模式。

以下是可能的 RoCE 模式值：

如果设置为“0”，则驱动程序将所有 GID 索引关联到 RoCEv1

如果设置为“2”，则驱动程序将所有 GID 索引关联到 RoCEv2（从固件 v2.32.5100 起在 ConnectX-3 Pro 中受支持）

如果设置为“4”，则驱动程序将所有 GID 索引关联到 RoCEv1 和 RoCEv2，每个 RoCE 版本的单个条目（从固件 v2.34.5000 起在 ConnectX-3 Pro 中受支持）

ConnectX-3 Pro 中的 RoCE 模式值示例：

options mlx4_core roce_mode=2

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。

有关更多信息，请参阅如何配置 RoCEv2 社区帖子。
1. 创建QP时指定RoCE模式
  
  为队列对 (QP) 设置 RoCE 模式
对于 RC/UC QP（连接的 QP 类型）和 UD QP，为支持两种 RoCE 模式的设备设置 RoCE 模式是不同的。

要将 RC/UC QP（连接 QP）从 INIT 修改为 RTR，必须提供地址向量 (AV)。在其他属性中，AV 应该为 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。

要修改 UD QP，必须使用 mlx4_core 模块参数“ud_gid_type”的值来为设备上的所有 UD QP 设置 RoCE 模式。允许的值为：

RoCE Mode

Allowed Value

RoCE v1

0 (Default)

RoCE v2

2

https://docs.mellanox.com/pages/viewpage.action?pageId=12013422#RDMAoverConvergedEthernet(RoCE)-RoCEv2
1. 设置 RDMA_CM 应用程序的 RoCE 模式
https://docs.mellanox.com/pages/viewpage.action?pageId=12013422#RDMAoverConvergedEthernet(RoCE)-RoCEv2

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。

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。

                                                           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

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。

对应一个具体的报文示意图如下图所示。

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。

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

抓包报文下载：https://download.csdn.net/download/bandaoyu/19759272
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

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

RRoCE

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

四、抓包查看各部分组成详细
UC send 详细
RoCE

RC send 详细
RoCE

RRoCE

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

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

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

    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 ", 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 ", 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 ", rc, __FUNCTION__);
}

配置RoCEv1和RoCEv2 前后发送数据对比:

RoCEv1:

RoCEv2:

（改为RoCEv2后,）

            注意事项
    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

    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：

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版权声明：本文为CSDN博主「bandaoyu」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/bandaoyu/article/details/117560876
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