如何利用仪表构造InfiniBand流量在数据中心测试中的应用

时间： 2024-05-15 来源：信而泰XINERTEL知乎

技术问答

一、什么是Infiniband？

在当今数据爆炸的时代，数据中心作为信息处理的中心枢纽，面临着前所未有的挑战。传统的通信方式已经难以满足日益增长的数据传输需求，而InfiniBand技术的出现，为数据中心带来了全新的通信解决方案。

InfiniBand（IB）是一种高性能计算和数据中心网络架构，其设计目标是通过提供低延迟、高带宽以及可扩展性来满足大规模计算和数据传输的需求。让我们深入了解InfiniBand的基本概念。

InfiniBand网络采用点对点的直连架构。每个设备，如服务器、存储设备或其他计算资源，都通过InfiniBand适配器直接连接到网络，形成一个点对点的通信结构。这种设计有助于降低通信的延迟，提高整体性能。

二、Infiniband产生的原因

说到Infiniband网络，我们首先提到传统网络数据传输的架构。在传统的互连结构中，操作系统通常是共享网络资源的唯一所有者，这导致应用程序无法直接访问网络。相反，数据传输通常需要依赖操作系统将数据从应用程序的虚拟缓冲区传输到网络堆栈和线路。在传统网络结构中，应用程序需要通过操作系统来实现数据的传输。

图 1

这个过程包括：

应用程序缓冲区：数据通常存储在应用程序的缓冲区中，等待被传输。

操作系统介入：应用程序通过系统调用等方式请求操作系统将数据传输到网络堆栈中。

网络堆栈传输：操作系统将数据从应用程序缓冲区传输到网络堆栈，其中包括协议栈的处理，例如TCP/IP协议。

网络线路传输：最终，数据通过网络线路传输到目标节点。这种结构下，应用程序无法直接控制网络的数据传输，而是依赖于操作系统进行中介。

InfiniBand技术的突出特点之一是以应用为中心的网络交互方式。这种方式下，应用程序能够直接通过网络进行数据的交换，而无需直接涉及操作系统。

图 2

以下是InfiniBand实现以应用为中心方式的关键机制：

●远程直接内存访问（RDMA）

InfiniBand网络支持远程直接内存访问（RDMA）技术。通过RDMA，应用程序可以在不涉及操作系统的情况下直接访问和交换内存中的数据。这种直接的内存访问方式消除了传统网络结构中的中介步骤，大大降低了数据传输的延迟。

●用户空间网络堆栈

InfiniBand网络允许在用户空间中实现网络堆栈，使得应用程序能够直接处理网络协议。这样一来，应用程序不再需要通过操作系统的内核空间进行数据传输，而是可以直接在用户空间中完成网络操作，提高了效率和灵活性。

●零拷贝技术

InfiniBand还支持零拷贝技术，通过这一技术，应用程序可以直接在内存中操纵数据，而无需将数据复制到中间缓冲区。这降低了数据传输的开销，提高了效率。

三、Infiniband网络架构与TCP/IP

InfiniBand架构与传统的TCP/IP模型在网络通信中有着显著的差异，尤其在分布式存储和高性能计算领域的应用上。InfiniBand架构分为五层，类似于传统的TCP/IP模型。这五层分别是：

●物理层：处理硬件接口、电气和光学传输等底层细节。

●数据链路层：负责数据的封装和解封装，错误检测和纠正。

●网络层：处理数据的路由和转发，确保数据在不同设备之间的正确传递。

●传输层：负责端到端的可靠数据传输，包括流控制和错误恢复。

●应用层：提供网络服务给应用程序，如TCP、UDP等。

InfiniBand在分布式存储领域，尤其是在分布式并行计算场景的存储前端网络中得到广泛应用。其强调高性能、低延迟，适用于大规模并行计算机集群和需要高吞吐量的应用场景。

TCP/IP则更为普遍地应用于商业网络和一般互联网通信。它是目前互联网通信的主流协议，用于支持各种应用，包括网页浏览、电子邮件、文件传输等。

InfiniBand架构通过引入远程直接内存访问（RDMA）技术等创新，解决了网络传输过程中服务器端数据处理的延迟问题。RDMA技术允许通过网络接口直接访问内存数据，无需内核干预，从而实现高吞吐量和低延迟的网络通信。

图 3

四、Infiniband网络有哪些优势

通过InfiniBand实现应用为中心的网络交互方式，带来了一系列优势，并与传统网络结构形成了关键区别：

1、低时延

由于应用程序能够直接进行数据交换，而无需经过多层的操作系统介入，因此InfiniBand网络实现了更低的传输延迟。这对于对延迟要求较高的应用场景非常重要。

2、高带宽

InfiniBand的应用为中心方式能够更有效地利用网络资源，提高了整体的带宽利用率。这使得InfiniBand网络在大规模数据传输和高性能计算等方面表现出色。

3、高效能

通过支持RDMA、用户空间网络堆栈和零拷贝技术，InfiniBand实现了更为高效的数据传输方式。这种高效能直接影响到应用程序的性能和响应速度。

4、灵活性

以应用为中心的方式使得应用程序更灵活地控制数据传输和网络操作，无需过多依赖于操作系统的限制。这为应用程序提供了更大的自主性和定制性。

五、如何使用测试仪构造基于UDP的infiniband流量

信而泰L23 测试平台Renix支持构造UDP报文头内的各种InfiniBand报文协议栈，通过构造Infinbind流量，模拟CA设备与被测设备之间进行请求（request）或者响应（response）消息的交互，以此来验证被测设备针对Infiniband协议字段的识别和处理能力。

测试拓扑及主要配置步骤如下：

图 4

如图所示，测试仪P1与P2端口与DUT的A、B端口互联，通过在测试仪A端口构造Infiniband流量发送至A端口，应答消息由B端口发送至测试仪B端口，来模拟CA设备之间的消息交互场景。

1、创建流量；

2、添加UDP头部；

图 5

3、在UDP头部前添加Rocev2instance；

图 6

4、编辑协议字段并发送流量；

图 7

创建完成后可以在流模板帧界面可以看到创建的该条流量是基于UDP的infiniband流量，并且每个字段都支持自定义编辑。

被测设备收到测试仪发出的Infiniband消息后会解析其中的消息字段并做出响应，通过这种方式可以测试执行send、recive、write、read、原子操作的场景。报文交互现象如下图所示：

图 8

每个Infiniband报文分为payload、路由报文头（header）、CRC校验等，其中header包含以下内容：

本地路由头部（LRH）：包括目标端口本地ID（DLID）和源端口本地ID（SLID）。两者都占据16-bits，前者用来表示报文通过交换机需要到达的子网目的地端口；后者用来表示报文源头的子网ID。

全局路由头部（GRH）：包括目标端口全局ID（DGID）和源端口全局ID（SGID）。两者都占据128-bits，高64-bits表示CA端口的子网ID，低64-bits表示端口的全局唯一ID（GUID）。

基础传输头部（BTH）：包括Opcode、DestQP和PSN。Opcode表示报文操作类型；DestQP表示对端CA的目标QP（QueuePair，是IB协议中信息传输的重要机制）；PSN（PacketSequenceNumber）占24-bits，表示报文序列号，可以用于报文顺序检查和报文重传。

表 1

六、信而泰DarYu/BigTao系列网络测试仪

DarYu-X系列高性能网络测试仪是信而泰推出的面向高端路由器、高端交换机、数据中心交换机以及高性能应用层设备的测试产品，具有高性能、高密度、高速率等特点，支持单框运行、多框级联等模式。它采用模块化设计，提供3个或12个插槽，测试接口覆盖以太网1G到400G范围内的所有速率，实现按需扩展，帮助企业用户轻松应对测试业务的快速增长和未来业务发展。

BigTao-V系列网络测试仪可实现针对网络设备和网络系统的流量测试及协议仿真，在功能、性能及安全性方面提供全面测试解决方案，满足研发、实验和质量控制等过程中的测试需求。

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XXX,09S121-S00S3,LA3-C103-XXX,LA3-C232-XXX,LU7-C337-XXX,32S17B-1.0E3,03AS102-K20S3,32AS102-K03S3,L72-C924-XXX,LU5-C210-XXX,L17-C002-XXX,09KR121-SR00S3,02AS122-K20S3,53QCK10A-150,L08-C313-XXX,LU1-C020-XXX,L70-279-XXX,09AS102-K06S3,LU8-C018-XXX,03AS102-K30S3,53K17R-010N3,RG 142,03S17R-001D3,53AS120-K03N3,MR 195,03CK010-150,07W021-000,LU7-C350-XXX,L71-C197-XXX,09K121-K00S3,28S1ER-001N5,03K150-C10S3,09S121-K20S3,08S30R-MSOTS3,05CK001-150,03S30R-MSOS3,08S121-S00S3,LU7-C009-XXX,L07-C203-XXX,05K30R-MSOS3,07CK120-150,32K084-051,19CK010-150,03S121-S20S3,RTK-FLEX 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125,08GK0KS-010,P5GK0KS-010,LU5-C101-XXX,LU1-C134-XXX,LU1-004-XXX,08K400-383,09KR107-P0AS3,03S121-K00S3,02K243-40ME3,53AS105-K03N3,02AS102-K03S3,08K243-40ME3,03K705-S23S3,03K17R-001D3,60K101-K50N1,LA2-C163-XXX,02S108-K00S3,64K36R-MSOS3,32K100-039,L06-C117-XXX,53AS120-K10N3,28K1ER-001N3,08CK010-150,LA1-C115-XXX,03W008-000,05CK020-150,51CK100-150,70U-08S1-W1K1-XXXXXX,L72-C926-XXX,03CK001-150,R53S131-C02N5,RG 223/U,L07-C205-XXX,18K15R-0.5E3,RTK 106,LU7-C664-XXX,L08-C321-XXX,08K30R-MSOS3,08AS102-K20S3,03K705-S24S3,08KR121-S0AS3,03K721-S23S3,L71-C674-XXX,LA3-C191-XXX,L09-C006-XXX,03KR105-S0AS3,09KR105-S0AS3,03K121-K00S3,L08-C318-XXX,LU7-C326-XXX,70U-18K1-W1K1-XXXXXX,03K719-S22S3,RG 216/U,LU8-C042-XXX,53K15R-020N3,05AS102-K30S3,L99-815-30G,08CK020-150,03CK020-150,L07-C208-XXX,L99-815-30F,53S160-K50N1,L99-815-30E,L99-815-30D,09AS102-K10S3,LU7-C349-XXX,LA1-C052-XXX,03AS102-K06S3,53S17R-001N3,LU7-056-XXX,02K108-S00S3,L73-C061-XXX,RTK 092-70,60CK010-150,RTK052,03K30R-MSOTS3,RTK050,05K12L-000S3,02S109-K00S3,05S150-C10S3,53K15R-010N

选型指南 - ROSENBERGER - 第一版 - 2020年6月 PDF 中文下载

Chroma电网模拟电源61800-100应用于AI服务器ITIC测试，峰值电压达1.9kV

为了进一步提升数据中心的电力稳定性，服务器电源的抗电力异常能力变得非常关键。为了帮助用户加速产品开发和验证过程，CHROMA在本文采用105kVA的电网仿真器61800-100来进行模拟测试，实现了峰值电压达1.9kV【3】的电压并维持了200微秒。

应用方案发布时间 : 2024-10-30

获普罗斯通信授权，世强硬创代理高增益车载/IOT领域天线产品

普罗斯通信车载鲨鱼鳍和高精度地位天线产品，帮助客户丰富车载音频娱乐服务、实现数据高速传输、车辆精准定位等功能。

签约新闻发布时间 : 2023-11-17

信而泰TSN测试仪板卡搭配BigTao220/6200便携式机框，实现车载终端模块GPTP，CBS等测试

现代汽车的电子控制单元很多，达到几十块或上百块，不同的车载终端控制器、TSN交换机等组件共同构成庞大的车载以太网，电子控制单元通过传感器不断接收外界信号，然后发出指令去控制执行器的动作，不同的ECU之间的数据通过CAN总线进行转发。XINERTEL BigTao220/6200网络测试仪搭配V2-1G-8M-TSN测试板卡配合光转T1模块可实现对车载终端模块进行GPTP、CBS等协议测试。

应用方案发布时间 : 2023-11-15

DPDK技术提升网卡吞吐量几何？

2008年，数据平面开发套件DPDK由英特尔公司的网络通信部门提出，主要针对Intel的处理器和网卡开发，是一款高性能的网络驱动组件，旨在为数据面应用程序提供一个简单方便的，完整的，快速的数据包处理解决方案。

技术探讨发布时间 : 2023-12-30

XINERTEL（信而泰）专注于通信网络测试领域，致力于为客户提供高品质、优服务的IP网络测试产品及测试解决方案。凭借坚实的技术积累和国内领先的研发实力，信而泰成功推出了一系列覆盖2-7层以太网络测试需求的网络测试平台，率先取得了国产网络测试仪的多项技术突破，得到了客户的高度认可，并因此成为国内测试端口出货量领先的网络测试仪供应商。

网络测试仪网络仿真平台网络损伤平台生产测试平台网络性能测试系统网络智能探针系统数字体验监控与保障平台 WIFI吞吐量测试系统 TSN测试仪 TSN网络仿真测试仪芯片打流测试仪网络安全仿真测试仪

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展开

10G-400G以太网测试仪供应商信而泰与世强硬创达成战略合作

信而泰（XINERTEL）网络测试仪支持L2-7层流量、协议仿真，最高支持400G；网络损伤仪最高支持100G速率，还支持8类损伤场景仿真模拟，当前已为各类科研、金融、网络设备厂家、音视频企业等服务。

签约新闻发布时间 : 2023-07-17

DarYu系列高性能网络测试仪提供以太网2~7层的流量测试与协议仿真，支持高性能路由仿真与容量测试

如何客观公正的评估这些新一代安全设备的性能，成为摆在用户面前亟待解决的问题。DarYu系列高性能网络测试仪提供以太网2~7层的流量测试与协议仿真，能够快速的对网络设备的性能进行系统评估，支持RFC2544、RFC2889和RFC3918基准测试，支持高性能路由仿真与容量测试，基于应用层的新建连接、并发连接与吞吐量等性能指标检测。

应用方案发布时间 : 2024-03-28

精准识别高效回放 | 信而泰流量回放助力网络设备性能优化

流量回放测试是一种技术手段，它通过捕获线上真实流量并在测试环境中重放这些流量，来验证系统的行为和性能。流量回放技术的价值在于使用线上真实流量进行测试，这有助于更准确地评估系统的性能和稳定性，同时也可以减少因测试数据不准确而带来的风险。目前在XINERTEL信而泰的产品体系中有两种流量回放的解决方案，下面给大家一一介绍。

产品发布时间 : 2024-10-10

信而泰DarYu/BigTao系列网络测试仪构造InfiniBand流量在数据中心测试中的应用

应用方案发布时间 : 2024-06-17

BigTao-V系列产品手册

型号- V2-10G,V8008D,V6000,V2-10G 系列,BIGTAO-V系列,BIGTAO220,TSN 系列,V2-100G-4QSFP28-D,V2-1G-8M-TSN,V2-100G 系列,V2-400G,V8000,V8004F,V2-400G-2QDD-Q,RENIX,V2-100G-2QSFP28-S,V2-100G-2QSFP28-T,V8008F,V2-100G-2QSFP28-Q,V2-100G-4QSFP28-S,V6016F,V2-100G-4QSFP28-T,V6004F,V2-100G-4QSFP28-Q,DARYU3000,V6000 系列,V6008M,BIGTAO-V,V2-400G 系列,V6016M,V2-100G-2QSFP28-D,TSN,DARYU12000,V2-10G-8C-Q,V8000 系列,V6008C,V2-100G,BIGTAO6200,V6016C,V6004C

数据手册 - XINERTEL - 2022/11/14 PDF 中文下载