数据中心“流量风暴”来袭？揭秘RoCEv2的隐形守护者：PFC

想象一下，在AI训练、高性能计算、分布式存储的“心脏”——数据中心网络里，RoCEv2（RDMA over Converged Ethernet v2）正以惊人的速度传输着海量数据。它绕过了操作系统内核，让应用直通网卡，速度飙升！但高速也伴随着风险：网络一旦拥塞，数据包丢失，整个高性能应用就可能“翻车”。这时，一个低调却至关重要的守护者站了出来： PFC（Priority-based Flow Control，基于优先级的流量控制） 。它就像网络流量的“精密刹车系统”，确保关键数据永不丢失。今天，就让我们一起揭开PFC的神秘面纱！

什么是PFC？

PFC是一种以Ethernet为基础的流控机制，它允许以优先级（Priority）为单位，控制特定优先级类别的网络流量。简单来说，当某个优先级的流量出现拥堵或包溢出时，PFC可以暂停对应优先级的流量，避免数据丢失，确保关键数据的稳定传输。

PFC如何工作？一场精妙的“反压”对话

PFC的交互本质是接收方（Rx）向发送方（Tx）发送“暂停（Pause）” 或“恢复（Resume）” 指令。让我们分解这个过程：

1. 场景： 接收端交换机端口（或网卡）的特定优先级队列的缓冲区即将被填满（达到预设阈值）。
2. 发出警报（Pause）：

• 接收端检测到拥塞的优先级队列。
• 立即构造一个 PFC Pause Frame。
• 在报文中明确指定需要暂停的优先级（如优先级3） 以及需要暂停的时间长度（Pause Time）。
• 将这个Pause Frame发送给直接相连的上游设备（发送端交换机或服务器网卡）。

3. 执行刹车（Hold）：

• 上游设备（Tx）收到PFC Pause Frame。
• 解析报文，得知需要暂停哪个优先级（如优先级3）的流量发送。
• 立即停止发送该优先级的数据帧。
• 暂停的持续时间由报文中的Pause Time字段指定（单位是512 bit time，可换算成时间）。

4. 缓解与恢复（Resume）：

• 接收端缓冲区被排空，拥塞解除。
• 接收端可以发送一个新的PFC Pause Frame，将对应优先级的Pause Time设置为0。这就是“恢复（Resume）”信号。
• 上游设备（Tx）收到Pause Time = 0的报文后，立即恢复发送该优先级的数据帧。

PFC Pause Frame报文长啥样？

理解了交互，我们再来看看这个关键的“刹车指令”——PFC Pause Frame的报文结构（基于IEEE 802.1Qbb标准）：

关键字段解析：

• Priority Enable Vector (2字节)： 这是控制开关。例如，它的值是 0x04 (二进制 0000 0100)，表示只对 优先级2 (因为Bit2=1) 进行流量控制。其他优先级不受影响。
• Pause Time (每个优先级2字节)： 这是刹车时长。对于Priority Enable Vector中启用的优先级，其对应的Time字段值表示请求发送方暂停该优先级流量的时长。Time = 0 表示“立即恢复”发送该优先级流量。 Time > 0 表示暂停的时长（单位是512 bit time，在10Gbps链路上，1个512 bit time = 51.2 ns）。
• Opcode (01-01)： 明确这是PFC帧，而不是普通的PAUSE帧（Opcode为00-01）

它的应用场景如何呢

PFC在实际数据中心环境中的应用场景极为广泛，主要包括：

• AI/ML训练集群： 保障GPU间高速RDMA通信不丢包、低延迟。
• 超融合基础架构/HCI： 保证虚拟化存储（vSAN, Ceph等）后端网络稳定高效。
• 高性能分布式存储： 确保存储节点间数据同步的可靠性。
• 金融交易系统： 满足微秒级交易延迟要求。

PFC实战测试：如何验证你的“刹车系统”可靠？

为了确保PFC功能的正确性和有效性，测试是非常重要的一环。以下使用信而泰测试仪表X5-400G设备对PFC功能进行测试：

测试拓扑和主要配置如下所示：

如上图所示，测试仪模拟两端口向一个端口发流的拥塞场景，从而来验证DUT的PFC功能，被测设备使用华三的s9825-8C-G；

1. 占用3个端口，port1和port2用于发送QP流量，port3用于接收，使用RoCEv2向导，使能PFC，以Priority 5 为例：
   
2. 配置RoCEv2 Server：配置DSCP值:40，配置ipv4地址与DUT对应，阻塞端口port3的QP Block数量设置为2：（需要保证源QP Block数量与目标QP Block数量一致）
   
3. 选择流端点：勾选上server1和server2打向server3的QP block，点击完成即可：
   
4. 在流模板处查看，使用向导完成配后后默认是生成双向流量，去使能port3发送的流量即可：
   
5. 先将Port 1和Port2打往Port3的线速流量运行起来，此时可以观察到port1和port2的发送速率为100%，然后将DUT使能PFC功能后，可以观察到两端口流量的发送速率降速至50%：
   
6. 测试仪PFC报文统计查看，可统计到DUT发送的第5优先级的PFC报文：
   
7. Port 1和Port2上启动捕获，其中pause time包含0和65535的PFC报文：
   

DarYu-X/E系列网络测试仪

信而泰公司已推出X2-100G-12QSFP28、X5-400G高密度以及E2-100G-4QSFP28-Q测试模块，均支持测试RoCEv2协议，支持100G/200G/400G的多速率以太网测试，信而泰的RoCEv2深度测试，为网络设备商、云服务商及企业用户提供了不可或缺的工具，有效识别瓶颈、优化配置，极大提升RoCEv2部署信心，是推动高性能无损网络从架构设计走向大规模、高效率实际应用的关键环节。

审核编辑 黄宇