RoCE、softRoCE与iWRAP

RoCE - RDMA over Converged Ethernet

以太网在全球互联的广域网中毫无异议的老大，但在高带宽、低延时的专有网络领域却明显混不开。伴随网络融合概念兴起，IETF发布了DCB标准，RDMA/Infiniband依赖的无损链路得以解决，以太网可以在专有网络领域内也占有一席之地了，所以RoCE – RDMA Over Converged Ethernet就顺势而生。到目前为止，经过版本的升级演进，10Gb及以上的新型NIC和switch基本都集成了RoCE支持。

RoCE v1

IBTA在2010年4月发布了RoCE，这份标准是作为Infiniband Architecture Specification的附加件发布的，所以也称为IBoE（InfiniBand over Ethernet）。这时的RoCE标准是在以太链路层之上用IB网络层代替了TCP/IP网络层，所以不支持IP路由功能。RoCE V1协议在以太层的typeID是0x8915。
    在RoCE中，infiniband的链路层协议头被去掉，用来表示地址的从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，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。

RoCE v2

    为了加强RoCE网络的扩展性，在2014年IBTA提出了RoCE V2，支持以太IP路由功能。

RoCE v1(Layer 2)运作在Ehternet Link Layer(Layer 2)所以Ethertype 0x8915，所以正常的Frame大小为1500 bytes，而Jumbo Frame则是9000 bytes。

RoCE v2(Layer 3)运作在UDP/IPv4或UDP/IPv6之上(Layer 3)，采用UDP Port 4791进行传输。因为 RoCE v2的封包是座落在 Layer 3之上可进行路由，所以有时又会称为「Routable RoCE」或简称「RRoCE」。

softRoCE

不同于RoCE，softRoCE适用于任何以太环境，无需依赖NIC、switch、L2QoS等支持。

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。

图 softRoCE通信

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softRoCE，它就可以与支持RoCE的节点或者是同样安装有softRoCE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softRoCE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。

iWRAP

iWRAP - Internet Wide Area RDMA Protocol，或者叫RDMA over TCP，IETF在2007年发布（RFC5040和RFC5041）。业界有两家厂商各自在主推iWRAP和RoCE，Chelsio主推iWRAP，而Mellanox则在融合网络主推RoCE，两家都有关于RoCE vs iWRAP的对比白皮书，针锋相对，好精彩。

iWRAP的RDMA报文是封装在TCP传输层之上。利用TCP协议，它不必在依赖底层的L2Qos就可以实现无损传输，天生就支持路由组网。而RoCE直到最近的V2版本才支持路由。Chelsio的白皮书成文较早，其对RoCE的主要攻击点是不支持路由功能，在现在这一论据已经失去意义了。                                                                                                         
    RoCE与iWRAP的性能对比测试，参见http://www.mellanox.com/page/performance_ethernet，性能优势明显。iWRAP的无损传输还是像传统以太一样依赖TCP传输层，这简化了L2的设计要求，但是也导致了带宽利用率和时延的恶化。
  
    总之：尽管RoCE对链路层和物理层存在特殊依赖，但是在部署新型的数据中心时，对于较新型switch、NIC、SOC基本上都会集成网络融合DCB和RDMA支持。所以在新建Data Center、SAN时，性能最优的RoCE是最佳选择。而在旧DC、SAN扩容或者成本敏感型的优化时，仅需要RNIC的iWRAP或者完全不依赖任何硬件的softRoCE更加适合。