RFC 4296 - The Architecture of Direct Data Placement (DDP) a(2)

时间:2006-11-01 来源: 作者: 点击:
grantsacapabilitytotheDDPpeer,andthesocket(usingthe underlyingpropertiesofitschosentransportandpossiblesecurity) identifiesthepeerandauthenticatesthestag_t. Thesamebuffermaybeenabledbyddp_post_recv()
  
   grants a capability to the DDP peer, and the socket (using the
   underlying properties of its chosen transport and possible security)
   identifies the peer and authenticates the stag_t.

   The same buffer may be enabled by ddp_post_recv() on multiple
   sockets.  In this case any ddp_recv() untagged message reception
   indication may be provided on a different socket from that on which
   the buffer was posted.  Such indications are not ordered among
   multiple DDP sockets.

   When multiple sockets reference an untagged message reception buffer,
   local interfaces are responsible for managing the mechanisms of
   allocating posted buffers to received untagged messages, the handling
   of received untagged messages when no buffer is available, and of
   resource management among multiple sockets.  Where underprovisioning
   of buffers on multiple sockets is allowed, mechanisms should be
   provided to manage buffer consumption on a per-socket or group of
   related sockets basis.

   Architecturally, therefore, DDP is a flexible and general paradigm
   that may be applied to any variety of transports.  Implementations of
   DDP may, however, adapt themselves to these differences in ways
   appropriate to each transport.  In all cases, the layering of DDP
   must continue to express the transport’s underlying characteristics.

2.2.  Remote Direct Memory Access (RDMA) Protocol Architecture

   Remote Direct Memory Access (RDMA) extends the capabilities of DDP
   with two primary functions.

   First, it adds the ability to read from buffers registered to a
   socket (RDMA Read).  This allows a client protocol to perform
   arbitrary, bidirectional data movement without involving the remote
   client.  When RDMA is implemented in hardware, arbitrary data
   movement can be performed without involving the remote host CPU at
   all.

   In addition, RDMA specifies a transport-independent untagged message
   service (Send) with characteristics that are both very efficient to
   implement in hardware, and convenient for client protocols.

   The RDMA architecture is patterned after the traditional model for
   device programming, where the client requests an operation using
   Send-like actions (programmed I/O), the server performs the necessary
   data transfers for the operation (DMA reads and writes), and notifies
   the client of completion.  The programmed I/O+DMA model efficiently
   supports a high degree of concurrency and flexibility for both the
   client and server, even when operations have a wide range of
   intrinsic latencies.

   RDMA is layered as a client protocol on top of DDP:

                      Client Protocol
                           |  ^
                     Sends |  | Send reception indications
        RDMA Read Requests |  | RDMA Read Completion indications
               RDMA Writes |  | RDMA Write Completion indications
                           v  |
                           RDMA
                           |  ^
         untagged messages |  | untagged message delivery
           tagged messages |  | tagged message delivery
                           v  |
                           DDP+---> data placement
                            ^
                            | transport messages
                            v
                          . . .

   In addition to in-line data flow, read (get()) and update (set())
   operations are performed on buffers registered with RDMA as a result
   of RDMA Read Requests and RDMA Writes, respectively.

   An RDMA `buffer’ extends a DDP buffer with a get() operation that
   retrieves the value of the octet at address `a’:

           typedef struct {
             const address_t start;
             const address_t end;
             void            set(address_t a, data_t v);
             data_t          get(address_t a);
           } rdma_buffer_t;

2.2.1.  RDMA Operations

   The RDMA layer provides:

        void        rdma_send(socket_t s, message_t m);
        void        rdma_write(socket_t s, message_t m, ddp_addr_t d,
                               rdma_notify_t n);
        void        rdma_read(socket_t s, ddp_addr_t s, ddp_addr_t d);
        void        rdma_post_recv(socket_t s, bdesc_t b);
        rdma_ind_t  rdma_recv(socket_t s);
        bdesc_t     rdma_register(socket_t s, rdma_buffer_t b,
                               bmode_t mode);
        void        rdma_deregister(bhand_t bh);
        msizes_t    rdma_max_msizes(socket_t s);

   Although, for clarity, these data transfer interfaces are
   synchronous, rdma_read() and possibly rdma_send() (in the presence of
   Send flow control) can require an arbitrary amount of time to
   complete.  To express the full concurrency and interleaving of RDMA
   data transfer, these interfaces should also be reentrant.  For
   example, a client protocol may perform an rdma_send(), while an
   rdma_read() operation is in progress.

   rdma_notify_t

        RDMA Write notification information, used to signal that the
        message represents the final fragment of a multi-segmented RDMA
        message:

                typedef struct {
                  boolean_t notify;
                  rdma_write_id_t i;
                } rdma_notify_t;

        identical in function to ddp_notify_t, except that the type
        rdma_write_id_t may not be equivalent to ddp_msg_id_t.

   rdma_write_id_t (scalar)

        an RDMA Write identifier.

   rdma_ind_t

        a Send message, or an RDMA error:

                typedef union {
                  recv_message_t m;
                  rdma_err_t e;
                } rdma_ind_t;

   rdma_err_t

        an RDMA protocol error indication.  RDMA errors include buffer
        addressing errors corresponding to ddp_err_ts, and buffer
        protection violations (e.g., RDMA Writing a buffer only
        registered for reading).

   bmode_t

        buffer registration mode (permissions).  Any combination of
        permitting RDMA Read (BMODE_READ) and RDMA Write (BMODE_WRITE)
        operations.

   rdma_send(socket_t s, message_t m)

        send a message, delivering it to the next untagged RDMA buffer
        at the remote peer.

   rdma_write(socket_t s, message_t m, ddp_addr_t d, rdma_notify_t n)

        RDMA Write to remote buffer address d.

   rdma_read(socket_t s, ddp_addr_t s, length_t l, ddp_addr_t d)

        RDMA Read l octets from remote buffer address s to local buffer
        address d.

   rdma_post_recv(socket_t s, bdesc_t b)

        post a registered buffer to accept a single Send message, to be
        filled and returned in-order to a subsequent caller of
        rdma_recv().  As with DDP, buffers may be enabled on multiple
        sockets, in which case ordering guarantees are relaxed.  Also as
        with DDP, local interfaces must manage the mechanisms of
        allocation and management of buffers posted to multiple sockets.

   rdma_recv(socket_t s);

        get the next received Send message, RDMA Write completion
        identifier, or RDMA error.

   rdma_register(socket_t s, rdma_buffer_t b, bmode_t mode)

        register a buffer for RDMA on a socket (for read access, write
        access or both).  As with DDP, the same buffer may be registered
        multiple times on the same or different sockets, and different
        buffers may refer to portions of the same underlying addressable
        object.

   rdma_deregister(bhand_t bh)

        remove a registration from a buffer.

   rdma_max_msizes(socket_t s)

        get the current maximum Send (max_untagged) and RDMA Read or
        Write (max_tagged) operations that will fit in a single
        transport message.  The values returned by rdma_max_msizes() are
        closely related to the values returned by ddp_max_msizes(), but
        may not be equal.

2.2.2.  Transport Characteristics in RDMA

   As with DDP, RDMA can be used on transports with a variety of
   different characteristics that manifest themselves directly in the
   service provided by RDMA.  Also, as with DDP, the fundamental
   characteristics of the transport will not be changed by the presence
   of RDMA.

   Like DDP, an RDMA protocol must specify how:

          o    set()s,

          o    get()s,

          o    Send messages, and

          o    RDMA Read completions

   are ordered among themselves and how they relate to corresponding
   operations on the remote peer(s).  These relationships are likely to
   be a function of the underlying transport characteristics.

   There are some additional characteristics of RDMA that may translate
   poorly to unreliable or multipoint transports due to attendant
   complexities in managing endpoint state:

     o    Send flow control

     o    RDMA Read

   These difficulties can be overcome by placing restrictions on the
   service provided by RDMA.  However, many RDMA clients, especially
   those that separate data transfer and application logic concerns, are
   likely to depend upon capabilities only provided by RDMA on a point-
   to-point, reliable transport.  In other words, many potential Upper
   Layers, which might avail themselves of RDMA services, are naturally
   already biased toward these transport classes.

3.  Security Considerations

   Fundamentally, the DDP and RDMA protocols themselves should not
   introduce additional vulnerabilities.  They are intermediate
   protocols and so should not perform or require functions such as
   authorization, which are the domain of Upper Layers.  However, the
   DDP and RDMA protocols should allow mapping by strict Upper Layers
   that are not permissive of new vulnerabilities; DDP and RDMAP
   implementations should be prohibited from `cutting corners’ that
   create new vulnerabilities.  Implementations must ensure that only
   `supplied’ resources (i.e., buffers) can be manipulated by DDP or
   RDMAP messages.

   System integrity must be maintained in any RDMA solution.  Mechanisms
   must be specified to prevent RDMA or DDP operations from impairing
   system integrity.  For example, threats can include potential buffer
   reuse or buffer overflow, and are not merely a security issue.  Even
   trusted peers must not be allowed to damage local integrity.  Any DDP
   and RDMA protocol must address the issue of giving end-systems and
   applications the capabilities to offer protection from such
   compromises.

   Because a Steering Tag exports access to a buffer, one critical
   aspect of security is the scope of this access.  It must be possible
   to individually control specific attributes of the access provided by
   a Steering Tag on the endpoint (socket) on which it was registered,
   including remote read access, remote write access, and others that
   might be identified.  DDP and RDMA specifications must provide both
   implementation requirements relevant to this issue, and guidelines to
   assist implementors in making the appropriate design decisions.

   For example, it must not be possible for DDP to enable evasion of
   buffer consistency checks at the recipient.  The DDP and RDMA
   specifications must allow the recipient to rely on its consistent
   buffer contents by explicitly controlling peer access to buffer
   regions at appropriate times.

   The use of DDP and RDMA on a transport connection may interact with
   any security mechanism, and vice-versa.  For example, if the security
   mechanism is implemented above the transport layer, the DDP and RDMA
   headers may not be protected.  Therefore, such a layering may be
   inappropriate, depending on requirements.

3.1.  Security Services

   The following end-to-end security services protect DDP and RDMAP
   operation streams:

     o    Authentication of the data source, to protect against peer
          impersonation, stream hijacking, and man-in-the-middle attacks
          exploiting capabilities offered by the RDMA implementation.

          Peer connections that do not pass authentication and
          authorization checks must not be permitted to begin processing
          in RDMA mode with an inappropriate endpoint.  Once associated,
          peer accesses to buffer regions must be authenticated and made
          subject to authorization checks in the context of the
          association and endpoint (socket) on which they are to be
          performed, prior to any transfer operation or data being
          accessed.  The RDMA protocols must ensure that these region
          protections be under strict application control.

     o    Integrity, to protect against modification of the control
          content and buffer content.

          While integrity is of concern to any transport, it is
          important for the DDP and RDMAP protocols that the RDMA
          control information carried in each operation be protected, in
          order to direct the payloads appropriately.

     o    Sequencing, to protect against replay attacks (a special case
          of the above modifications).

     o    Confidentiality, to protect the stream from eavesdropping.

   IPsec, operating to secure the connection on a packet-by-packet
   basis, is a natural fit to securing RDMA placement, which operates in
   conjunction with transport.  Because RDMA enables an implementation
   to avoid buffering, it is preferable to perform all applicable

   security protection prior to processing of each segment by the
   transport and RDMA layers.  Such a layering enables the most
   efficient secure RDMA implementation.

   The TLS record protocol, on the other hand, is layered on top of
   reliable transports and cannot provide such security assurance until
   an entire record is available, which may require the buffering and/or
   assembly of several distinct messages prior to TLS processing.  This
   defers RDMA processing and introduces overheads that RDMA is designed
   to avoid.  In addition, TLS length restrictions on records themselves
   impose additional buffering and processing for long operations that
   must span multiple records.  TLS therefore is viewed as potentially a
   less natural fit for protecting the RDMA protocols.

   Any DDP and RDMAP specification must provide the means to satisfy the
   above security service requirements.

   IPsec is sufficient to provide the required security services to the
   DDP and RDMAP protocols, while enabling efficient implementations.

3.2.  Error Considerations

   Resource issues leading to denial-of-service attacks, overwrites and
   other concurrent operations, the ordering of completions as required
   by the RDMA protocol, and the granularity of transfer are all within
   the required scope of any security analysis of RDMA and DDP.

   The RDMA operations require checking of what is essentially user
   information, explicitly including addressing information and
   operation type (read or write), and implicitly including protection
   and attributes.  The semantics associated with each class of error
   resulting from possible failure of such checks must be clearly
   defined, and the expected action to be taken by the protocols in each
   case must be specified.

   In some cases, this will result in a catastrophic error on the RDMA
   association; however, in others, a local or remote error may be
   signalled.  Certain of these errors may require consideration of
   abstract local semantics.  The result of the error on the RDMA
   association must be carefully specified so as to provide useful
   behavior, while not constraining the implementation.

4.  Acknowledgements

   The authors wish to acknowledge the valuable contributions of Caitlin
   Bestler, David Black, Jeff Mogul, and Allyn Romanow.

5.  Informative References

   [FCVI]   ANSI Technical Committee T11, "Fibre Channel Standard
            Virtual Interface Architecture Mapping", ANSI/NCITS 357-
            2001, March 2001, available from
            http://www.t11.org/t11/stat.nsf/fcproj.

   [IB]     InfiniBand Trade Association, "InfiniBand Architecture
            Specification Volumes 1 and 2", Release 1.1, November 2002,
            available from http://www.infinibandta.org/specs.

   [MYR]    VMEbus International Trade Association, "Myrinet on VME
            Protocol Specification", ANSI/VITA 26-1998, August 1998,
            available from http://www.myri.com/open-specs.

   [ROM]    Romanow, A., Mogul, J., Talpey, T., and S. Bailey, "Remote
            Direct Memory Access (RDMA) over IP Problem Statement", RFC
            4297, December 2005.

   [SCTP]   Stewart, R., Xie, Q., Morneault, K., Sharp, C.,
            Schwarzbauer, H., Taylor, T., Rytina, I., Kalla, M., Zhang,
            L., and V. Paxson, "Stream Control Transmission Protocol",
            RFC 2960, October 2000.

   [SDP]    InfiniBand Trade Association, "Sockets Direct Protocol
            v1.0", Annex A of InfiniBand Architecture Specification
            Volume 1, Release 1.1, November 2002, available from
            http://www.infinibandta.org/specs.

   [SRVNET] R. Horst, "TNet: A reliable system area network", IEEE
            Micro, pp. 37-45, February 1995.

   [VI]     D. Cameron and G. Regnier, "The Virtual Interface
            Architecture", ISBN 0971288704, Intel Press, April 2002,
            more info at http://www.intel.com/intelpress/via/.

Authors’ Addresses

   Stephen Bailey
   Sandburst Corporation
   600 Federal Street
   Andover, MA  01810 USA
   USA

   Phone: +1 978 689 1614
   EMail: steph@sandburst.com

   Tom Talpey
   Network Appliance
   1601 Trapelo Road
   Waltham, MA  02451 USA

   Phone: +1 781 768 5329
   EMail: thomas.talpey@netapp.com

Full Copyright Statement

   Copyright (C) The Internet Society (2005).

   This document is subject to the rights, licenses and restrictions
   contained in BCP 78, and except as set forth therein, the authors
   retain all their rights.

   This document and the information contained herein are provided on an
   "AS IS" basis and THE CONTRIBUTOR, THE ORGANIZATION HE/SHE REPRESENTS
   OR IS SPONSORED BY (IF ANY), THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET
   ENGINEERING TASK FORCE DISCLAIM ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED,
   INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE
   INFORMATION HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED
   WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

Intellectual Property

   The IETF takes no position regarding the validity or scope of any
   Intellectual Property Rights or other rights that might be claimed to
   pertain to the implementation or use of the technology described in
   this document or the extent to which any license under such rights
   might or might not be available; nor does it represent that it has
   made any independent effort to identify any such rights.  Information
   on the procedures with respect to rights in RFC documents can be
   found in BCP 78 and BCP 79.

   Copies of IPR disclosures made to the IETF Secretariat and any
   assurances of licenses to be made available, or the result of an
   attempt made to obtain a general license or permission for the use of
   such proprietary rights by implementers or users of this
   specification can be obtained from the IETF on-line IPR repository at
   http://www.ietf.org/ipr.

   The IETF invites any interested party to bring to its attention any
   copyrights, patents or patent applications, or other proprietary
   rights that may cover technology that may be required to implement
   this standard.  Please address the information to the IETF at ietf-
   ipr@ietf.org.

Acknowledgement

   Funding for the RFC Editor function is currently provided by the
   Internet Society.
------分隔线----------------------------
顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%
------分隔线----------------------------
最新评论 查看所有评论
发表评论 查看所有评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 密码: 验证码:
推荐内容