OS模型与交换机

2023-12-17 23:09:05 浏览数 (1)

OS模型

OSI模型

OSI模型（Open Systems Interconnection model）是一种标准化的参考模型，用于描述计算机网络和通信系统中不同层级的通信和交互。它由国际标准化组织（ISO）于1984年首次发布，旨在确保不同厂商的计算机和网络设备能够互操作。

OSI模型将计算机网络通信划分为七个不同的层级，每个层级都具有特定的功能和任务。这些层级从物理层（最底层）到应用层（最顶层）依次为：

  1. 物理层（Physical Layer）：负责定义物理媒体（如电缆、光纤、无线信道）的传输细节，包括电压、信号速度、连接器类型等。
  2. 数据链路层（Data Link Layer）：负责在相邻节点之间传输数据，提供错误检测和纠正，以及流量控制。
  3. 网络层（Network Layer）：负责在不同网络之间进行数据路由，包括IP地址分配和路由选择。
  4. 传输层（Transport Layer）：负责端到端通信，确保数据传输的可靠性和完整性。常用的传输层协议包括TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。
  5. 会话层（Session Layer）：负责建立、管理和终止应用程序之间的通信会话。
  6. 表示层（Presentation Layer）：负责数据格式转换、数据加密和解密，以确保不同系统之间的数据可以正确解释和显示。
  7. 应用层（Application Layer）：负责提供各种应用程序和网络服务，如Web浏览、电子邮件、文件传输等。

每个层级都执行特定的功能，并且在通信中与上下两个相邻层级进行交互。OSI模型的主要优点在于它提供了一种通用的框架，可以用来理解和描述不同网络技术和协议之间的关系，以及在不同层级上的功能划分。尽管在实际网络中，不是所有的层级都被明确使用，但OSI模型仍然是网络和通信领域的重要概念之一。

OSI模型与交换机

二层与三层交换机之间到底有什么区别? - Diver Dave的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/629020194/answer/3287211196

网络通讯协议2023

RDMA相关协议

这张图展示的是远程直接内存访问（RDMA）相关的技术和协议。RDMA是一种技术，允许网络中的计算机直接在彼此的内存中读写数据，而无需操作系统参与，从而提高了数据传输的速度并减少了延迟。

从左到右，图中列出了以下几种与RDMA相关的技术：

  1. ISER (iSCSI扩展)：iSCSI是一种网络存储协议，ISER是其扩展，允许iSCSI协议通过RDMA进行数据传输，提高了性能。
  2. SDP (套接字直接协议)：一种旨在使用RDMA技术加速套接字操作的协议，它可以通过绕过操作系统的网络堆栈来减少延迟。
  3. SMCR (共享内存复制协议)：这是一种用于通过RDMA在系统之间复制内存内容的协议。
  4. RPC over RDMA：指的是远程过程调用（RPC）在RDMA上的实现，这样可以直接在服务器内存和客户端内存之间传输RPC数据。
  5. NVM Express Fabrics RDMA：这是一种支持通过RDMA来连接NVMe存储设备的技术，它利用了RDMA的高吞吐量和低延迟的特性。
  6. 注：NVM Express Fabrics RDMA和RPC over RDMA是并列出现的，意味着它们都是基于RDMA的技术，但并没有直接的从属或包含关系。简而言之，它们都使用RDMA技术，但是用于不同的场景和目的。

图底部显示的是两种RDMA传输层协议：

  • InfiniBand：一种高性能的网络通讯协议，广泛用于高性能计算领域。
  • iWARP：通过标准以太网来实现RDMA的一种技术，使得RDMA能够在更广泛的网络环境中使用。

这张图概括地展示了各种技术和协议如何与RDMA相结合，以提升数据中心和存储网络的性能。

NVM Express (NVMe)

NVM Express (NVMe) 是一种优化了现代存储媒体，如固态硬盘（SSD）的访问协议。相比于旧的存储访问协议，如SATA，它提供了更低的延迟和更高的输入/输出操作每秒（IOPS）。NVMe最初是为本地存储（即直接连接到计算机的存储设备）设计的。

随着技术的发展，NVMe over Fabrics (NVMe-oF) 被引入，以将NVMe的性能优势扩展到网络连接的存储。NVMe-oF定义了一种机制，通过网络传输NVMe命令和数据。这使得远程的存储设备可以接近本地性能地被访问。

NVM Express Fabrics RDMA是NVMe-oF的一个变体，它使用远程直接内存访问（RDMA）技术在网络上传输NVMe命令和数据。RDMA允许直接在服务器的内存与存储设备之间传输数据，避免了CPU的中介和操作系统内核的数据拷贝，从而减少了延迟，并提高了数据传输的效率。

为了实现这一点，NVMe-oF支持多种RDMA传输层，包括：

  • InfiniBand：一种高速网络通讯技术，常用于高性能计算集群。
  • RoCE (RDMA over Converged Ethernet)：一种在以太网上实现RDMA的技术。
  • iWARP：一种在标准TCP/IP网络上实现RDMA的技术。

使用NVMe-oF RDMA，数据中心可以实现：

  • 高性能：通过减少延迟和提升数据吞吐量，使得远程存储设备的性能接近本地NVMe设备。
  • 灵活性：客户端可以无缝访问远程NVMe存储，无需关心物理位置。
  • 可扩展性：可以在不牺牲性能的前提下增加更多的存储设备和服务器。

这种技术的一个关键用途是在构建高性能的存储网络，特别是那些需要处理大量数据并且对延迟敏感的应用，比如大数据分析、实时数据处理和高性能计算任务。

InfiniBand、RoCE（RDMA over Converged Ethernet）和iWARP

共同点：

InfiniBand、RoCE（RDMA over Converged Ethernet）和iWARP都是为了提高数据中心网络的性能而设计的技术。它们共同的特点是支持RDMA（远程直接内存访问），这意味着它们都可以绕过操作系统，直接在应用程序之间传输数据，从而减少延迟并提高数据传输速度。使用这些技术可以实现高吞吐量和低延迟的网络通信，这对于高性能计算、大数据和实时数据处理等场景非常重要。

区别：

  1. InfiniBand：
    • 是一种独立的高速网络通讯协议，通常用于超级计算机和数据中心环境。
    • 提供了原生的RDMA和高吞吐量。
    • 具有自己的物理接口和交换设备，不依赖于传统的以太网技术。
    • 支持的特性包括高带宽、低延迟和质量服务保证（QoS）。
  2. RoCE：
    • 是在传统以太网基础上实现的RDMA技术。
    • 允许以太网网络利用RDMA，而不需要专门的InfiniBand硬件。
    • 有两个版本：RoCE v1在任何以太网上工作，RoCE v2利用UDP协议，因此可以在路由网络上操作。
    • 对现有的以太网基础设施兼容性好，易于部署。
  3. iWARP：
    • 通过标准的TCP/IP网络实现RDMA，不需要专用的交换或路由硬件。
    • 与RoCE不同，iWARP在网络中使用TCP来确保数据传输的可靠性，这意味着它可以在任何支持TCP/IP的网络上运行，包括跨越广域网络的连接。
    • 可能会因为TCP协议的开销而在性能上略逊于InfiniBand和RoCE，但是它在跨越不同网络和互操作性方面更加灵活。

总结来说，InfiniBand、RoCE和iWARP都旨在提供高性能的网络通信，但它们在实现方式、网络兼容性和设备要求上有所不同。InfiniBand更多用于封闭的、高性能要求的计算环境；RoCE在性能和易于部署之间提供了一个折中方案；而iWARP在网络的广泛兼容性和灵活性方面具有优势。

以太网和路由网的区别

以太网（Ethernet）和路由网（通常指的是使用路由器连接的网络）是网络设计中两个基本的概念，它们在网络层次、功能以及使用场景上有所区别：

  1. 以太网 (Ethernet)：
    • 是一种局域网技术，设计用于连接距离较近的设备，如在同一建筑物或相邻建筑物中。
    • 以太网通常使用交换机来连接设备，并在数据链路层（OSI模型的第二层）工作。
    • 以太网内部的通信基于MAC地址进行，不需要路由信息。
    • 以太网网络的速度通常比广域网快，因为它是为短距离通信设计的，并且数据不需要经过多个路由器。
  2. 路由网 (Routed Network)：
    • 指的是使用路由器来连接不同网络的架构，可以跨越更大的地理范围，如城域网、广域网。
    • 路由网在网络层（OSI模型的第三层）工作，路由器根据IP地址来决定如何将数据包从源头转发到目的地。
    • 适合连接不同网络，因为它可以处理不同网络之间的通信，解决网络地址和路径选择问题。
    • 路由网可以跨越更广泛的地理位置和更多的网络段，因此可能会经历更高的延迟和更复杂的网络管理。

总的来说，以太网是用于局域网的网络技术，强调速度和效率，而路由网是更为复杂的网络结构，用于将不同网络连接在一起，能够处理不同网络协议、地址以及数据传输的最佳路径选择等问题。在实际应用中，一个广域网络可能包括多个以太网段，通过路由器进行连接和数据传输。

  • ip/ipv6协议
网络通信 交换机

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