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Remote Direct Memory Access (RDMA) 対応 Atlas10 カメラ

RDMA 10GigE Whitepaper

このホワイトペーパーでは、RDMA 技術が高速イーサネットマシンビジョンカメラをどのように変貌させるかについて、詳しく説明しています。RDMAの起源と仕組み、RoCEv2規格について、TCPやUDPといった従来のプロトコルとの比較を交えて詳しく解説しています。RDMAが提供するゼロコピー転送機能を強調し、CPUやOSをバイパスしたデータ転送を可能にしていることを紹介しています。さらに、この機能が10GigEおよび25GigEカメラにどのように影響するか、予備的なベンチマーク結果も含め、包括的に紹介しています。このホワイトペーパーを読むことで、RDMA技術がマシンビジョンカメラ業界に与える影響について、貴重な知見を得ることができます。

目次:

– なぜGIGE VISION規格にUDPを使うのか?
– 10GIGEカメラにおけるUDPの課題
– CPUのボトルネックを解消する
– REMOTE DMA OVER CONVERGENT ETHERNET (ROCE V2)
– RDMA接続&転送の手順+注意点!
– GIGE VISIONのためのRDMA
– GPUメモリはどうか?
– UDPとRDMAのベンチマーク比較
– 高速な未来

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プレビュー

Surviving Industrial Challenges To build these compact embedded vision systems however, application designers must navigate the challenges of harsher operating environments and the complexities of building smaller, faster, more power efficient systems. They must work to validate their system through time-consuming stages, starting from the proof of concept (POC), to prototyping, and finally to a minimum viable product (MVP) or a Full Custom Design (FCD). Off-the-shelf embedded development kits, such as those from NVIDIA, Xilinx, or Raspberry Pi offer a quick solution to building a proof-of-concept design. However, many camera modules and embedded development boards offer little to no protection from the harsh environments of industrial spaces. A considerable amount of time must be spent on designing and testing prototypes that are protected against dust and moisture (IP67 or IP65), electromagnetic interference (EMC immunity) and ... 上記フォームにご記入の上、ホワイトペーパー全文をダウンロードしてください。 RDMAをイーサネットネットワーク上に適応させることで、以下のような利点が得られます: • 既存のスイッチングインフラやケーブル配線と互換性があり、イーサネットネットワークのすべての速度で利用できる最速のスループットと最小のレイテンシ。 • ゼロコピーにより、CPUが関与しないパケット処理の完全なハードウェアオフロード、リモートバッファとのデータの送受信が可能。 • セキュアコネクター、EMIシールド、接地絶縁、Power over Ethernet (PoE)を提供する産業用接続ソリューションの包括的なエコシステム。 • Broadcom、Marvell、Nvidia、Intelなど、ハードウェアおよびソフトウェアソリューションの多くのベンダーによってサポートされ、相互運用性を促進します。 ホストチャネルアダプタ(HCA)はRoCEの運用を管理し、RDMAプロトコルの実行に必要なすべてのロジックをハードウェアで実装しています。データの分割と再組み立て、フロー制御はHCAによって管理され、送信側と受信側のアプリケーションはバッファ全体を操作することができます。RDMAチャネルは、メモリを「ピン留め」することで開始されます。ホスト側でメモリ領域をRDMA用に予約し、必要な保護を施した後、ホストはHCAにアドレスを渡し、データパスから離脱します。この登録されたメモリ領域は、オペレーティングシステムをバイパスしてあらゆるRDMA操作に使用でき、追加のCPU負荷を発生させません。 RoCE RDMAトランザクションは、3つのキューを使用します。送信キューと受信キューは、すべてのデータトランザクションを処理し、常にキューペア(QP)として一緒に作成されます。完了キュー(CQ)は、QPにスケジュールされた作業の完了を追跡するために使用されます。QPは、アプリケーションレベルのフロー制御を可能にし、受信側でRDMA転送に利用できるバッファを送信側に通知します。 図7:従来のネットワークスタック(左)では、あるアプリケーションからリモートマシン上の別のアプリケーションへのデータ転送には、複数のバッファコピーと各段階でCPUを動員するコンテキストスイッチングが必要だった。RoCEネットワークでは、OSスタックを完全にバイパスして、CPUを介さずにイニシエータアプリケーションからターゲットアプリケーションに直接データが転送される。 LUCIDの10GigEカメラ
でRDMAを有効にするために必要なものは?


• RDMAファームウェアを搭載した
LUCID Atlas10カメラ

•RDMA 10GigE ホストチャネルアダプタ(HCA)

• PFC優先対応VLAN搭載10GigEスイッチ
(オプション)

• Cat6以上のイーサネットケーブル
RDMA データ転送を行う前に、RDMA ネットワーク上のチャネルアダプタ(CA)と呼ばれるハードウェアポートごとに、キューペア(QP)と完了キュー(CQ)を作成する必要があります。 カメラで必要なもの カメラQP(送信キューと受信キュー) カメラCQ(Completion Queue) RDMA ユーザーアプリケーションのホストメモリの登録と予約は、MS Windows® の Network Direct と Linux の Libibverbs ライブラリによって可能です。 RDMA データ転送は、メモリが登録された後にのみ開始することができます。これは、ホストのメモリを「ピン留め」することで行われます。メモリ領域はOSによって予約され、HCAに登録されます。 ホストチャネルアダプタ(HCA)ポート2。 HCA2 QP(送信キューと受信キュー) HCA2 CQ(コンプリーション・キュー) ホストチャネルアダプタ(HCA)ポート1。 HCA1 QP(送信キューと受信キュー) HCA1 CQ(Completion Queue)とは? RDMAデバイスはどのようにアプリケーションでプログラムされるのでしょうか?RDMA アプリケーションの低レベルのビルディングブロックである RDMA Verbs から始まります。これらは様々な API ライブラリによってアクセスされますが、Linux 用の Libibverbs API と Microsoft Windows 用の Network Direct SPI が主なライブラリとして使用されています。これらのAPIにより、RDMAデバイスはチャネルアダプタ接続の確立、メモリの固定と登録、データ転送の実行、および接続の終了を行うことができます。 Verbsには、one-sided verbs と two-sided verbs の 2 種類があります。one-sided verbsは、リモートデバイス(カメラなど)がデータを送信する際に、CPU/OSを完全にバイパスすることを可能にします。two-sided verbs は、CPU/OSを利用する従来のソケットに近い動作をします。LUCID は、two-sided verbs を使用しています。Two-sided verbs の使用は、従来のイーサネットデータ転送と比較して、CPUオーバーヘッドのいくつかの原因を取り除きます。two-sided verbsの使用は、転送の再要求とCQのポーリングに必要です。これらのタスクは、ごくわずかなCPUリソースの消費で抑えられます。 ======RDMA Verbs と Verbs APIs======
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