NVIDIA Rivermax SDK

适用于媒体和数据流应用的优化网络 SDK

NVIDIA ® Rivermax® 为任何媒体和数据流式传输用例提供独特的基于 IP 的解决方案。Rivermax 和 NVIDIA GPU 加速计算技术为各种应用程序 媒体和娱乐 (M&E)Broadcast、医疗健康、智慧城市等



Rivermax 利用 NVIDIA ConnectX® 和 BlueField® DPU 硬件流式传输加速技术，与 GPU 之间的直接数据传输可为串流工作负载提供出色的吞吐量和延迟，同时尽可能减少 CPU 占用率。

Rivermax 是完全虚拟化的流式传输解决方案符合 SMPTE ST 2110-21 规范严格的时序和流量要求。Rivermax 为基于云的软件定义广播的未来奠定了基础。


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Diagram of Rivermax streaming soluton process

性能提升

尽可能减少 CPU 强度的依赖性，从而释放 CPU 资源用于应用程序使用。


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功能强大且灵活的 SDK

统一流式传输 SDK 将网卡和 GPU 捆绑在一起，以实现互连、编排和 SMPTE ST 2110 规范的合规性。


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恰逢其时

关键在于时间 – 使用 ConnectX 或 DPU 系列的纳秒级准确的 PTP。


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性能提升

  • 内核叠加技术 – 应用程序用户空间内存和网络接口之间的硬件直接复制
  • 硬件卸载数据包处理
  • GPUDirect：零内存复制到 GPU，减少 PCIe 交易、CPU 使用率、抖动和延迟
  • 适用于任何数据流的硬件数据包调速
  • 单个 CPU 核心可接收或发送 8 个 UHD 2160p60 或 32 个 FHD 1080p60 流
  • 在 CPU 负载和网络带宽方面，性能呈线性扩展

提高性能并降低 CPU 利用率

Rivermax 与 Linux 内核 - 传输 - Jetson Xavier[Arm]

吞吐量提升 10 倍
CPU 使用率降低 3 倍


Rivermax 与 Linux 内核 - 传输 - x86 服务器

吞吐量提升 15 倍
CPU 使用率降低 6 倍


Rivermax 与 Windows 内核 – 接收 – x86 服务器


吞吐量提升 17 倍


Rivermax 与 Linux 内核 – 接收 – Xavier[Arm]

吞吐量提升 6 倍
CPU 使用率降低 4 倍


通过 GPUDirect 增强 GPU 功能

Rivermax 的 GPUDirect 利用高速 PCIe 接口直接将数据传输至和从 GPU，而不会占用 CPU 核心

  • 使用 GPUDirect 的 Rivermax 支持 8 个 UHD 2160p60 视频流，仅需一个 CPU 核心
  • 节省 CPU 资源并提高 GPU 处理能力
    • 零内存复制到/从 GPU
    • CPU 减少 65%(对于 10Gbps)
    • 减少 PCIe 事务
  • 减少 PCIe 事务
  • 降低处理延迟
  • 减少 CPU 核心数量 = 降低总体功耗
  • 在 Linux 和 Windows 上提供支持
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无 GPUDirect
GPUDirect
PCIe 带宽
21 Gbps
10.5Gbps
CPU 负载*
31%
11%
*用于接收数据包、MemCopy (非 GPUDirect) 和 RTP 检查的 CPU 负载

NVIDIA RTXGI 的新颖之处在于RoCE/RDMA UDP/IP 广播用于媒体和数据流

  • 使用 GPUDirect 进行头部数据分割：
    • 在 GPU 显存中接收负载
    • 在主机内存中接收标头
    • GPU 执行颜色空间转换
    • GPU 显存上的视频渲染
  • 高达线速 – 8 X 2160p60
  • 性能
    • 1 个 PCIe 事务
    • 0 复制操作
    • 60 FPS
    • 约 10.5Gbps
    • CPU 负载 – 11%

更大限度地提高 GPU 容量

经典

由 CPU 和 CPU 显存处理的网络

Animated diagram demonstrating classic CPU memory process

GPUDirect

网络直接访问 GPU 显存

Animated diagram demonstrating GPUDirect memory process

功能强大且灵活的 SDK

  • 适用于 Linux 和 Windows、x86 和 Arm CPU 架构的相同标准化跨平台 SDK
  • 用于传输和接收流的精简 API 集
  • 提供一组精简的 API，用于传输和接收流
  • 简单的 API，可满足任何数据流应用程序的需求
  • 快速集成的参考代码
  • 数据抽象 – API 可以以帧/行的方式表示数据，而非单个网络数据包
  • 云就绪型 – 支持容器和虚拟化
  • 轻松集成任何 PTP 堆栈
  • 参考示例包括用于管理编排的 NMOS 集成
  • 符合 SMPTE ST 2110 和 ST 2022
  • 硬件中无缝重建 SMPTE ST 2022-7 冗余流


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恰逢其时

Right on time with Rivermax

高级计时和同步

Rivermax 利用出色的 COTS 网卡解决方案

    • 时间触发的调度
    • 基于 PTP 的数据包调速
    • PTP 特性：
      • IEEE 1588v2 (任何配置文件)
      • PTP 硬件时钟 (PHC) (UTC 格式)
      • 16 毫秒的精度
      • 全线速硬件时间戳 (UTC 格式)
      • 1 PPS 输入和可配置的 N PPS 输出
    • DOCA Firefly – DPU 时间和调度服务:
      • 为 Windows、Linux bare metal 和虚拟化环境提供准确的计时
      • 启用不受操作系统影响的 PTP 卸载
      • 现已在 NGC 上推出

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我们的合作伙伴

随着我们的合作伙伴陆续推出基于 Rivermax 的全 IP 解决方案，我们很高兴能与我们的客户和整个市场分享这些合作投资的成果。


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常见问题解答

Rivermax 是否开源？

Rivermax 是一个经过许可的封闭源代码库。提供的 SDK 包括示例参考代码和 API 层。

哪些平台和操作系统与 Rivermax 兼容？

Rivermax 支持 Linux、Windows 和容器化/虚拟化环境，如 VMware 和 OpenStack。Rivermax 可以在 x86 或 ARM 架构上运行。ConnectX-6 Dx 和 Bluefield-2 是主要受支持的平台。

哪些应用可以使用 Rivermax SDK 进行部署？

Rivermax SDK 可用于任何数据流应用程序。Rivermax 提供超高带宽、低延迟、GPU-Direct 和零内存复制。需要支持启用 IP 的 TV Studio Media (SMPTE ST 2110) 的应用程序是使用 Rivermax SDK 的典型用例。一些热门用例包括：视频直播、视频墙显示、高带宽摄像头采集、零售摄像头输入分析、医疗健康 DICOM-RTV 和 H264/5 压缩数据。

Rivermax 是否支持 PTP？(时间同步)

是的。使用 Rivermax，必须使用时间参数设置为系统时间值 (在纳秒级别)，以便在指定时间发送帧。使用第三方软件，系统时间可与 PTP GrandMaster 同步。Linux、Windows 和裸机和虚拟化环境均支持 PTP 时间同步。
Rivermax 版本 1.8 使用 BlueField-2 DPU 为 Windows 和虚拟化环境提供准确的计时。

Rivermax 是否支持 GPU-Direct？

是的，Rivermax 支持通过以太网 IP/UDP 的 GPU-Direct。

此解决方案经过高度优化，可在 NIC 和 GPU 之间直接传输数据，无需 CPU 干预，也无需通过主机内存进行传输。

Rivermax 支持分割和重建标头和数据包。应用程序选择使用此功能时，可以将标头放置在主机内存中，而仅将数据包放置在 GPU 内存中。这样可以在 GPU 显存中实现连续的负载，同时最大限度地减少 CPU 处理。

GPU-Direct 支持 Linux 和 Windows 上的 Rivermax 版本 1.8 及更高版本。

Rivermax SMPTE ST 2110 JT-NM 是否已通过测试？

Rivermax 已通过 SMPTE ST 2110-20/30/40、2022-7 合规性测试。Rivermax 还支持 ST2022-6 和 ST 2110-31、您可以从 JT-NM.org 下载完整报告：
https://jt-nm.org/jt-nm_tested/index.shtml
  .   .   .

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技术规格

参考设计

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演示

使用 Rivermax SDK 构建任何数据流解决方案。

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