4款熱門25G光纖網(wǎng)卡對比：NVIDIA vs Intel

服務器網(wǎng)卡（NIC）的主要功能是管理和處理網(wǎng)絡流量。與日常生活中接觸到的計算機網(wǎng)卡相比，服務器網(wǎng)卡通常要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，如10G、25G、40G、100G甚至200G、400G。

現(xiàn)如今，在數(shù)據(jù)中心和云計算領域，25G以太網(wǎng)憑借其高性能帶寬、低成本、低功耗、增強計算和存儲效率等優(yōu)勢正迅速成為下一代數(shù)據(jù)中心主流趨勢。

目前市場上主流的25G光纖網(wǎng)卡包括Intel英特爾XXV710系列，NVIDIA ConnectX-5 EN、ConnectX-6 Lx系列，和新增的Intel英特爾E810系列等。本文將會就Intel和NVIDIA這幾個系列中4款熱門的以太網(wǎng)卡型號：英特爾 XXV710-DA2、NVIDIA MCX512A-ACAT、英特爾 E810-XXVDA2、NVIDIA MCX631102AN-ADAT一一進行對比分析。

25G網(wǎng)卡對比：NVIDIA vs Intel

同樣作為25G雙口光纖網(wǎng)卡，這4款網(wǎng)卡在光纖端口、速率、總線、主要功能上有很大的相似性。通過下面的表格我們可以詳細看到英特爾XXV710-DA2 vs. NVIDIA MCX512A-ACAT，英特爾E810-XXVDA2 vs. NVIDIA MCX631102AN-ADAT的差異點在哪里。

4款25G光纖網(wǎng)卡常見功能解讀

在高性能計算領域，光纖網(wǎng)卡作為服務器和網(wǎng)絡設備連接的重要媒介之一擁有著眾多復雜且必要的功能。這里我們將解釋上文對比的4款25G網(wǎng)卡具有的一些常用功能。

RoCE：基于以太網(wǎng)的RDMA技術(shù)（RDMA over Converged Ethernet），目前有三種RDMA（遠程直接內(nèi)存訪問）網(wǎng)絡，分別是InfiniBand、RoCE、iWARP。

RoCE 和 iWARP都是基于以太網(wǎng)的RDMA技術(shù)，這使高速、超低延時、極低CPU使用率的RDMA技術(shù)得以部署在目前使用最廣泛的以太網(wǎng)上。

RoCE是在InfiniBand Trade Association(IBTA)標準中定義的網(wǎng)絡協(xié)議，允許通過以太網(wǎng)使用遠程直接內(nèi)存訪問（RDMA）。它可以看作是RDMA技術(shù)在數(shù)據(jù)中心、云、存儲和虛擬化環(huán)境中的應用。RoCE協(xié)議有RoCEv1和RoCEv2兩個版本，RoCEv1是基于以太網(wǎng)鏈路層實現(xiàn)的RDMA協(xié)議(交換機需要支持PFC等流控技術(shù)，在物理層保證可靠傳輸)，只允許在同一個二層網(wǎng)絡中的主機進行通信，目前已使用較少。RoCEv2提供了基于三層網(wǎng)絡的RDMA能力，數(shù)據(jù)包封裝包含IP和UDP報文頭，解決了擴展性問題，RoCE v2可以適配更多地通用網(wǎng)絡場景。

iWARP：同樣是允許通過以太網(wǎng)使用遠程直接內(nèi)存訪問（RDMA）進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡協(xié)議。基于TCP的RDMA網(wǎng)絡，利用TCP達到可靠傳輸。相比RoCE，在大型組網(wǎng)的情況下，iWARP的大量TCP連接會占用大量的內(nèi)存資源，對系統(tǒng)規(guī)格要求更高?？梢允褂闷胀ǖ囊蕴W(wǎng)交換機，但是需要支持iWARP的網(wǎng)卡。

NVIDIA ZTR（Zero Touch RoCE）：NVIDIA開發(fā)的ZTR技術(shù)，是一種具有往返時間擁塞控制的縮放零接觸RoCE技術(shù)，能使數(shù)據(jù)中心無縫部署聚合以太網(wǎng)上的RDMA，而無需任何配置。數(shù)據(jù)中心運營商可以在無需任何交換機配置的情況下，享受部署和操作的便利性，以及大規(guī)模遠程直接內(nèi)存訪問的卓越性能。實現(xiàn)了更具可擴展性、彈性且易于部署的RoCE解決方案。

Selective Repeat：選擇性重傳，RoCE Selective Repeat 在RoCE 中引入了一種新的QP重傳模式，其中丟棄的數(shù)據(jù)包恢復是通過重新發(fā)送數(shù)據(jù)包而不是重新發(fā)送PSN窗口來完成的（Go-Back-N 協(xié)議）。這個功能在NVIDIAConnectX6Dx/Lx系列產(chǎn)品中默認支持。

動態(tài)傳輸連接（DCT）：是一種通信模式，動態(tài)連接的傳輸服務是對傳輸服務的擴展，可實現(xiàn)RoCE網(wǎng)絡更高程度的可擴展性，同時保持稀疏流量的高性能。

GPUDirectRDMA加速技術(shù)：NVIDIA PeerDirect 通信通過消除 PCIe 總線上組件之間不必要的內(nèi)部數(shù)據(jù)復制（例如，從 GPU 到 CPU）提供了高效的 RDMA 訪問，因此顯著減少了應用程序運行時間。

OVS Offload（ASAP2，Accelerated Switching And Packet Processing）：Open vSwitch （OVS）是一個高質(zhì)量、多層的虛擬交換軟件，允許虛擬機 （VM） 相互通信并與外部世界通信。Offload數(shù)據(jù)平面到網(wǎng)卡芯片的eswitch，從而實現(xiàn)性能提升，并降低CPU開銷。使用ASAP2的開放式 vSwitch （OVS） 卸載，靈活的匹配動作流表，隧道封裝/解封裝。

SR-IOV：SR-IOV技術(shù)是一種基于硬件的虛擬化解決方案，可提高性能和可伸縮性。SR-IOV 規(guī)范定義了新的標準，根據(jù)該標準，創(chuàng)建的新設備可允許將虛擬機直接連接到 I/O 設備，越過了hypervisor與虛擬交換機層，這樣可以帶來低延遲和接近物理網(wǎng)卡的吞吐性能。SR-IOV是虛擬化的一個重要功能。啟用SR-IOV的這個功能，將提高網(wǎng)絡性能，降低網(wǎng)絡時延等，為服務器內(nèi)的虛擬機（VM） 提供專用的適配器資源和有保證的隔離和保護。

VirtIOAcceleration：VirtIO是一種 I/O 半虛擬化解決方案，是一套通用 I/O 設備虛擬化的程序。virtIO Acceleration是網(wǎng)卡基于標準的virtIO驅(qū)動，基于硬件實現(xiàn)性能的優(yōu)化提升。

VMDq：虛擬機設備隊列（VMDq）是一項芯片級的技術(shù)，可以為基于軟件的NIC共享創(chuàng)建并行隊列，可以將網(wǎng)絡I/O管理負擔從hypervisor上卸載掉。

iSCSI：Internet小型計算機系統(tǒng)接口（Internet Small Computer System Interface），是一種基于IP的存儲網(wǎng)絡標準，在TCP/IP網(wǎng)絡上通過發(fā)送SCSI命令來訪問塊存儲服務。常用于內(nèi)部網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸和遠距離管理存儲。

NVMe over Fabric（NVMe-oF）：是一個相對較新的協(xié)議規(guī)范，旨在使用NVMe通過網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)將主機連接到存儲，支持對數(shù)據(jù)中心的計算和存儲進行分解。NVMe over Fabric支持把NVMe映射到多種Fabrics的傳輸選項，包括前面提到的InfiniBand、RoCE和iWARP這三大支持RDMA的理想Fabrics。標準數(shù)據(jù)塊和文件訪問協(xié)議可以利用RDMA用于高性能存儲訪問以及用于目標機器的NVMe over Fabric卸載。

Data Integrity Validation （T10-DIF）：是用戶數(shù)據(jù)的一種端到端的保護機制，提供一種方法檢查從主機總線適配器通過存儲網(wǎng)絡寫到磁盤和讀取回的數(shù)據(jù)的完整性。這種檢查通過T10標準中定義的數(shù)據(jù)完整性字段來實現(xiàn)。

Intelligent Offloads（智能卸載）：通過VMDq和靈活的端口分區(qū)等智能卸載，可以減少I/O瓶頸。將SR-IOV（單根I/O虛擬化）用于每個虛擬機（VM）的網(wǎng)絡流量，從而實現(xiàn)接近本機的性能和VM可伸縮性。

FCoE：以太網(wǎng)光纖通道，是一種計算機網(wǎng)絡技術(shù)。通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡封裝光纖通道幀，允許光纖通道在保留其協(xié)議的同時使用10/25/40GbE以太網(wǎng)。

Secure boot（HW RoT）：通過HW RoT提供供應鏈保護，用于安全啟動以及使用 RSA 加密和克隆保護的安全固件更新，通過設備唯一密鑰，以保證固件的真實性。

總結(jié)

通過上述兩大主流品牌4款25G光纖網(wǎng)卡的對比，可以看出NVIDIA ConnecX-5 EN，ConnectX-6 Lx 在RoCE功能、虛擬化和容器化技術(shù)、儲存協(xié)議、可支持的操作系統(tǒng)等能力上有更優(yōu)的表現(xiàn)。NVMe over Fabrics存儲卸載技術(shù)、加速交換和數(shù)據(jù)包處理（ASAP2）等等保障了高性能的可擴展網(wǎng)絡，并兼容所有NVIDIA SmartNIC軟件協(xié)議棧。結(jié)合ZTR（Zero Touch Roce),還可幫助用戶在無需交換機配置情況下，快速實現(xiàn)零接觸RoCE 部署，達到與傳統(tǒng)無損RoCE解決方案相當?shù)男阅堋?/p>

尤其是ConnectX-6 Lx，在25G網(wǎng)卡市場上，它延續(xù)了NVIDIA在網(wǎng)絡方面的一貫創(chuàng)新，充分利用了軟件定義和硬件加速等先進技術(shù)，將更多的安全和網(wǎng)絡處理工作從CPU卸載到網(wǎng)卡上來，可在各種規(guī)模上提供強大的敏捷性和更高效率。ConnectX-6 Lx行業(yè)領先的RoCE和SDN加速功能為數(shù)據(jù)中心提供尖端的25GbE性能和安全性，是NVIDIA高性能以太網(wǎng)卡產(chǎn)品ConnectX網(wǎng)絡適配器系列的成員。

審核編輯 黃昊宇