核心优势

SMC-R的优势主要体现在以下几点：

高性能

得益于RDMA技术将网络协议栈从内核卸载至硬件网卡，SMC-R相较于TCP协议栈在合适的场景下可获得更低的时延、更高的吞吐量，以及更小的CPU负载。具体表现在：

基于RDMA的硬件卸载。

高效可靠的远程内存直接访问设计。

透明替换

得益于SMC-R对POSIX socket接口的兼容以及协议栈透明替换能力，socket应用程序可以在无修改的情况下完成TCP协议栈到SMC-R协议栈的切换，无需额外的应用改造和开发成本。具体表现在：

兼容socket接口的共享内存通信。

进程或net namespace维度的透明协议替换。

自动协议协商和安全回退机制。

技术架构

SMC-R技术架构说明如下：

协议层次与透明替换

SMC-R工作于内核空间，向上支持用户态程序通过socket接口描述的网络行为，向下使用IB verbs接口实现RDMA网络传输。RDMA资源的使用、管理与维护均由SMC-R协议栈完成，应用程序不会感知到内核中的RDMA实体。技术架构如下图所示：

Alibaba Cloud Linux 3提供了进程或net namespace维度的TCP至SMC-R协议栈透明替换机制。通过LD_PRELOAD或sysctl net.smc.tcp2smc等方式让网络传输运行于SMC-R协议栈，使应用程序无需修改即可享受RDMA带来的网络性能提升。

自动协商和安全回退

SMC-R具备自动协商、动态回退TCP的能力。建立SMC-R通信前，协议栈首先在内核中与通信对端建立TCP连接，在握手过程中使用特殊的TCP选项表明自身支持SMC-R，并确认对端同样支持SMC-R。

如果协商成功，通信两侧SMC-R协议栈将创建新的或者复用已有的RDMA资源，建立可用的RDMA RC链路。从此网络传输将基于RDMA网络完成。

如果协商失败，例如一侧不具备RDMA设备，SMC-R协议栈将自动回退到TCP协议栈，使用协商时建立的TCP连接完成数据传输。

说明

SMC-R仅支持连接协商期间回退至TCP，但不支持数据传输过程中的回退。

协商和数据传输流如下图所示：

基于RDMA的共享内存通信

完成协议协商并建立连接后，协议栈为SMC-R socket分配一块用于缓存待发送数据的环形缓冲区sndbuf和一块用于缓存待接收数据的环形缓冲区RMB（Remote Memory Buffer）。

发送端应用程序通过socket接口将待发送数据拷贝到本侧sndbuf中，由SMC-R协议栈通过RDMA WRITE操作直接高效地写入对侧节点的RMB中。同时伴随着使用RDMA SEND/RECV操作交互连接数据管理消息，用于更新、同步环形缓冲区中的数据游标。

接收端SMC-R协议栈感知到RMB中填入新数据后，通过epoll等方式告知接收端应用程序将RMB中的数据拷贝到用户态，完成数据传输。所以在SMC-R中，RMB充当传输过程中的共享内存。

数据传输过程如下图所示：

应用场景

基于SMC-R的高性能、透明替换等优势，适用于网络通信占比高的场景，该技术的典型应用场景示例如下：

时延敏感的数据查询和处理

Redis、Memcached、PostgreSQL等高性能数据查询与处理的场景，对网络性能有极高的要求。SMC-R为应用提供无侵入式透明替换TCP协议栈的能力，无需应用二次开发和适配，即可为应用提供更高50%的QPS（Queries Per Second）提升。

高吞吐的数据传输

集群内的大规模数据交互与传输，往往需要占用大量的带宽和CPU资源。得益于RDMA技术带来的远程内存直接访问，SMC-R在相同的吞吐性能下，CPU资源使用显著低于TCP协议栈，为应用节省更多的计算资源。

说明

SMC-R握手涉及到RDMA资源创建和申请，所以对于频繁建立、销毁连接（短链接）场景没有收益。

SMC-R支持的连接规模受限于如下资源：

实例可用的物理内存大小。每个SMC-R socket所用的收发缓冲区sndbuf和RMB默认使用物理连续内存，在SMC-R连接建立时分配，大小默认为当前net.smc.wmem和net.smc.rmem值。查看方式：

sysctl net.smc.wmem        # 每个SMC-R socket sndbuf默认大小，单位：字节

sysctl net.smc.rmem        # 每个SMC-R socket RMB默认大小，单位：字节

ERI eRDMA规格。SMC-R为连接创建的RDMA资源（例如QP、MR、CQ、PD等）上限由实例ERI eRDMA规格决定。更多信息，请参见在企业级实例上配置eRDMA。

当SMC-R无法获取到所需资源时将会安全回退到TCP协议，确保数据传输稳定可靠。

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