RoCEv2 und der Weg zu 100GigE

1GigE war und ist ein nützliches und praktisches Kameraprotokoll, das lange, industrielle Kabel und leicht verwaltbare Multikamera- oder Multi-Host-Systeme in einer vertrauten Schnittstelle ohne proprietäre Technologie ermöglicht - Switches, Netzwerkschnittstellenkarten sind von vielen Anbietern mit vielen Konfigurationen für unterschiedliche Anwendungen erhältlich.

Im Laufe der Zeit hat der Bedarf an mehr Daten dazu geführt, dass sich Dual-GigE-, N-BaseT- und 10-GigE-Kameras durchgesetzt haben. Dies stellt Anforderungen an die Host-Rechner, die mit 1GigE nicht signifikant waren. Die Verwaltung der Pakete und die Bewegung der Daten stellen immer höhere Anforderungen an die CPU des Hosts.

Hochgeschwindigkeits-Ethernet

Systeme, die auf 1GigE- bis 5GigE-Kameras basieren, hatten im Allgemeinen eine überschaubare CPU-Belastung des Host-Rechners, wobei Filtertreiber eine effiziente Methode zum Umgang mit Bildpaketen und Jumbo-Paketen bieten, die die CPU-Belastung verringern und die Nutzlast-Effizienz der Ethernet-Verbindungen erhöhen.

Bei 10GigE-Kameras sehen wir die Vorteile von DMA-Methoden (direkter Speicherzugriff) zur Überwindung des Engpasses. RDMA (Remote Direct Memory Access) ist eine Möglichkeit, dies über ein Netzwerk zu tun, und RoCEv2 ermöglicht die Weiterleitung der Daten, um die Bandbreite zu verwalten. Mit zunehmenden Übertragungsgeschwindigkeiten (25 und 100GigE) wird dies zu einer wichtigen Möglichkeit, die Netzwerklast und die Belastung des Hosts zu kontrollieren.

Dank dieser Skalierbarkeit können Ethernet-basierte Kameras mit den schnellsten Framegrabber-basierten Systemen konkurrieren. Im folgenden Vergleich nehmen wir CoaXPress over Fiber (CoF) als Hochgeschwindigkeits-Benchmark.

RoCEv2-Grundlagen

RDMA bedeutet, dass die Datenübertragung im Netzwerk ohne CPU-Eingriff erfolgt. Dies unterscheidet sich grundlegend von anderen Ethernet-basierten Übertragungen, bei denen jedes Paket abgefragt werden muss, um seine Quelle, sein Ziel, die Größe der Nutzlast und so weiter herauszufinden. All dies sind CPU-Aufgaben. Mit RDMA ist die CPU-Belastung minimal - selbst bei 100GigE-Geschwindigkeiten weniger als 1 %. Darüber hinaus ermöglicht das Fehlen von CPU-Eingriffen eine geringere Latenz und macht die Schnittstelle zum begrenzenden Faktor, nicht die Verarbeitungsfähigkeit des Hosts. Die Beseitigung dieses Engpasses macht Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Kameras zu einer skalierbaren, praktischen Realität.