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NVIDIA 网络打造超低时延证券解决方案.pdf

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1、NVIDIANVIDIA网络打造超低时延证券解决方案陈龙，高级市场开发经理2020.December#page#构建最快的交易系统低时延网卡低时延交换机connectsLinkyou toXmorel低时延线缆降低拥塞时延#page#时延分布ServerSwitchDOWN-ModuleQUEUEMAC+PHYCPUPassive Copper0.3nsDDRSerdes100-200nsDDR DIMTCP/IP5-15USActive Copper 1ns10-100GbpFiber 10ns-1Tbps2nsSwitch64-128Gbps200-400n510-100Gbp10-100

2、GbpainpowainpowMAC+PHY2nsPassive Copper 0.3nsPassive Copper0.3ns100-200nsSINSerdesActive Copper insActive Copper ins100-200nsFiber 10nsFiber 10nsPropagationLatency#page#高速转发和时延关系（1）10G/25G/100G128GbpsStoreForward Latency100080600h4bb.h4002000212102425Gbps100Gbps10Gbps#page#高速转发和时延关系（2）目由于在线交易时，最易发生的

3、“微爆流”，使网络交换机由于拥堵延退传输甚至高达2毫秒Congestion_Latency(us）锁剪丽领题物钢加的住B88838BBR#page#三种低时延方案NVIDIAVMA-兼容性好平衡性高RoCEInfiniBand极致低时延#page#VMA硬件卸载降低转发延时Standard ApplicationStandard Applicationwithout NVIDIA VMAwith NVIDIA VMA跳过Kernel层User ApplicationUser ApplicationUser SpaceVMA运行在用户态，精简了协议栈Socket APISocket API的处理

4、，带来处理时延的大幅降低VMATCPUDPKernelBypassNIC Driver应用透明用于上层软件开发不感知VMA，开发与TCP/IP无差别对端无需做任何修改即可通信#page#NVIDIAVMA-追求极致低时延KERNELVSVMACONNECTX-5UDP LATENCY苏0Kernel2.943VMA1.02664173256sLatency Ping-Ping vs.#connections Multicast with VMA Socketxtreme1.6861.6631.6321.581501.361.3871.361.3331591.1311002

5、01010002030nVIDL#page#NVIDIAVMA-一举多得对于金融交易系统，VMA带来众多的好处不仅使得时延大幅降低，而且稳定，同时释放了宝贵的CPU资源，提升服务器的应用价值，葆护好用户的投资LowerLower Latency80%LATENCY*LatencyLessThroughput85%r CPU utilizationLowerCORESLOWERLess90%Lower JitterJITTER*LOWEHGb/sHighest throughput100PER PORTHIGHERComparing to Kernel performance#page#ROCE

6、进一步释放CPU资源Server-InitiatorServer-InitiatorServer-TargetServer-TargetApplicationApplicationbaforApplicationApplicationSocketsSocketsNIC DriverNIC DriverRoCERNICSRNICNICNIC武一市#page#ROCE保证低时延的同时进一步释放CPU资源ROCEWithout RDMAWith RDMA and Offload25G100GRoCELatency天73253%CPU-88%CPUUtilizationUtilization27060

7、1747%CPU-12%CPUOverhead/dleOverhead/ldle1.20.70.8108Connectx-5B2BWrite#page#INFINIBAND打造最低时延INFINIBANDTRADEASSOCIATIOIHigh BandwidthLowLatencyS&PDOWJONESINDICESScalability/FlexibilityCPU OffloadsT_TYPICALUSECHVESimplifedManagementQuality ofservice2560484096HDR B2BWritelatencynViO#page#SPE

8、CTRUMCUTTHROUGH架构确保时延稳定一致 Top of rack topologyTop of Rack Topology= 25 servers talking toeach other Spectrum: 300ns latency=Consistent cut-through latency25GbE Spectrum is the only low latency switch 10GServerLinks（SPl25GbE to 25GbE Latency Test Results3.334ns3500300082500ny2000FIFOLater0

9、128MellanoxSpectrumCompetitionFrameSize（bytes）#page#SPECTRUM打造25G平台最低时延交换机Lowest Port-to-Port LatencyLowest Packet Delay Variance Oitter）MELANOMELLANOXSpectrumSWITCH6ITCHSWITCHSWITCHSWITCHSWITCSWITCH1.5ndependent IEEE1588（PTP)Snake test#page#256字节以上时延全面优于友商产品NVIDIA SwichCompetitor switch3.rsn024RoCE

10、write测试包含交换机、网卡m#page#100G方案时延全面优于友商2920nsNVIDIA100GSwitchNVIDIA25GSwitchCompetitor 10G Switch2.34340ns210ns2.011.961.841.381.41.311.281.261.221.211.211.25121024#page#证券极速交易场景-以太方案10G10G/25G/100G以太交换机以太交换机交易所交易前置风险控制网关交易核心报盘电安BS181.5512-3-4-5一价VMA1000+3001000+3001000+300VMARoCE52004600RoC

11、E800+300800+300800+300#page#证券极速交易场景-INFINIBAND方案-融合方案InfiniBand交换机InfiniBand交换机以太交换机交易所交易前置风险控制报盘网关交易核心品量181.551-2-3一25-InfiniBand600+90600+90600+901000+3003370总时延（ns）#page#INFINIBAND可以避免流量突发造成时延剧烈抖动Congestion_Latency Comparation0ethernet alliance800B%3PPP72660040200INFINIBANDOTAADEASSOC

12、IATIONCongestion_Latency(us）口10G-Eth口25G-Eth阳阳PP口100G-Eth口InfiniBand-EDR#page#单模光纤可以节省传输时延1150ns550s640ns600ns家乐药220ns180nsLng5ns1005mwOgMnviDIA#page#测试环境10G交换方案订单管理TCP/IP网关服务器F核心交易VRDMA报盘nVIDIA Spectrum SN2410TGW提合系统FT25G交换方案#page#客户时延实测Other测试交易笔数NVIDIASave200088777626Latency Comparison200258500200010000口Cisco 93180SpectrumSN2410Save#page#测试结果对比10G交换方案订单管理187-197us8网关服务器核心交易V3H176-186us报盘nVIDIA Spectrum SN2410TGW最合系统三0T25G交换方案24#page#NVIDIA

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