RDMA Revolution

Highspeed-Datenübertragung für 10GigE-Kameras mit RDMA
Vision-Anwendungen stellen immer höhere Anforderungen an die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Datenübertragung. Um diese zu erfüllen, nutzt Lucid Vision Labs RDMA (Remote Direct Memory Access). Diese Technologie umgeht bei der Datenübertragung CPU und Betriebssystem des Host-PCs und speichert Bilddaten direkt in dessen Speicher. So können auch extrem große Datenmengen moderner Ethernet-Kameras schnell und effizient übertragen und verarbeitet werden.
Bild 2 | Gleichzeitiges Streaming von vier Atlas10 10GigE-Kameras führt mit RDMA zu einer 
CPU-Auslastung von 0,08 Prozent, während mit UDP die CPU-Auslastung bei 5,38 Prozent liegt.
Bild 2 | Gleichzeitiges Streaming von vier Atlas10 10GigE-Kameras führt mit RDMA zu einer CPU-Auslastung von 0,08 Prozent, während mit UDP die CPU-Auslastung bei 5,38 Prozent liegt.Bild: Lucid Vision Labs Inc

RDMA über GigE Vision

Um RDMA über GigE Vision zu implementieren, muss das GigE-Vision-Stream-Protocol (GVSP) angepasst werden, indem ein RDMA-Stream-Kanal mit einer zuverlässigen Verbindung (Reliable connection, RC) eingerichtet wird – ähnlich wie bei einer TCP-Verbindung. GVSP mit RDMA benötigt keine GVSP-Header für die Übertragung der Bildnutzlast, und das erneute Senden von Paketen wird vom RoCE v2 HCA übernommen. Die Datenflusskontrolle wird realisiert, indem die Kamera gesendete Pakete solange speichert, bis der Empfang bestätigt wird (ACK). Dabei können auch mehrere Pakete gleichzeitig bestätigt werden. Dies reduziert den Overhead zusätzlich und entlastet die CPU-Ressourcen, da die gesamte Datensteuerung und Paketdekodierung vom HCA auf dedizierter Hardware durchgeführt wird.

Fazit

Durch die Nutzung der offenen Standard-Netzwerktechnologie RoCE v2, die ursprünglich für High-Performance-Computing-Anwendungen entwickelt wurde, und deren Anpassung an den GigE-Vision-Standard konnte Lucid die Einschränkungen der UDP-Technologie für breitbandige Datenübertragungen mit 10GigE überwinden. Die CPU-Belastung bei der Bilderfassung wird dadurch entscheidend reduziert, während gleichzeitig eine geringstmögliche Latenz und höchste Datenraten bei der Bildübertragung erreicht werden. Lucids eigene Tests zeigen, dass das gleichzeitige Streaming von vier Atlas10 10GigE-Kameras zu einer CPU-Auslastung von nur 0,08 Prozent führt, verglichen mit konventionellem UDP-Streaming über GigE Vision mit einer CPU-Auslastung von 5,38 Prozent.

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