Datenlord | Rust实现RDMA异步编程（一）：基于epoll实现RDMA 异步操作

作者：王璞 / 后期编辑： 张汉东

RDMA是一套高性能网络协议栈，多用于高性能计算、高性能存储领域。RDMA的library是用C实现的，但是没有很好用的Rust的binding，不方便Rust开发者使用。于是我们正在封装一层符合Rust风格、便于Rust开发者使用的RDMA Rust binding。特别的，异步编程是近几年很受关注的编程方式，用Rust异步编程来实现IO操作，可以避免操作系统的进程上下文切换，提高性能，而且Rust的异步编程框架也在逐步成熟和完善。本系列文章探讨下如何用异步的方式实现RDMA的操作。本文先讨论下如何基于Linux的epoll机制实现RDMA异步操作，后续的文章再探讨如何用Rust异步编程来实现RDMA异步操作。

RDMA操作简介

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RDMA的编程模型是基于消息的方式来实现网络传输，并且用队列来管理待发送的消息和接收到的消息。RDMA的网络传输相关操作基本上都是跟队列相关的操作：比如把要发送的消息放入发送队列，消息发送完成后在完成队列里放一个发送完成消息，以供用户程序查询消息发送状态；再比如接收队列里收到消息，也要在完成队列里放个接收完成消息，以供用户程序查询有新消息要处理。

 

由上面的描述可以看出RDMA的队列分为几种：发送队列Send Queue (SQ)，接收队列Receive Queue(RQ)，和完成队列Completion Queue (CQ)。其中SQ和RQ统称工作队列Work Queue (WQ)，也称为Queue Pair (QP)。此外，RDMA提供了两个接口，ibv_post_send和ibv_post_recv，由用户程序调用，分别用于发送消息和接收消息：

• 用户程序调用ibv_post_send把发送请求Send Request (SR)插入SQ，成为发送队列的一个新的元素Send Queue Element (SQE)；
• 用户程序调用ibv_post_recv把接收请求Receive Request (RR)插入RQ，成为接收队列的一个新元素Receive Queue Element (RQE)。

SQE和RQE也统称工作队列元素Work Queue Element (WQE)。

当SQ里有消息发送完成，或RQ有接收到新消息，RDMA会在CQ里放入一个新的完成队列元素Completion Queue Element (CQE)，用以通知用户程序。用户程序有两种同步的方式来查询CQ：

• 用户程序调用ibv_cq_poll来轮询CQ，一旦有新的CQE就可以及时得到通知，但是这种轮询方式很消耗CPU资源；
• 用户程序在创建CQ的时候，指定一个完成事件通道ibv_comp_channel，然后调用ibv_get_cq_event接口等待该完成事件通道来通知有新的CQE，如果没有新的CQE，则调用ibv_get_cq_event时发生阻塞，这种方法比轮询要节省CPU资源，但是阻塞会降低程序性能。

关于RDMA的CQE，有个需要注意的地方：对于RDMA的Send和Receive