InfiniBand

InfiniBand ist ein schnelles Netzwerkkommunikationsprotokoll und Schnittstellenstandard mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz, das die CPU-Auslastung verbessern, die Latenz verringern und Verwaltungsaufgaben im Rechenzentrum vereinfachen kann. InfiniBand wird häufig für Replikations- und verteilte Aufgaben zwischen Servern, SAN und DAS zwischen Servern und Speichergeräten sowie für LAN-, WAN- und Internetkommunikation zwischen Servern und Netzwerken eingesetzt.

Wie funktioniert InfiniBand

InfiniBand verwendet typischerweise eine zweischichtige Architektur, die die Netzwerkschicht von der physischen Schicht und der Sicherungsschicht trennt. Jede Schicht hat spezifische Aufgaben. Die physische Schicht stellt direkte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen Geräten über serielle Verbindungen mit hoher Bandbreite bereit, während die Sicherungsschicht für die Verwaltung der Übertragung und des Empfangs von Paketen zwischen Geräten verantwortlich ist. Die Netzwerkschicht bietet wichtige InfiniBand-Funktionen wie QoS, Virtualisierung und RDMA. Das Zusammenspiel der Schichten macht InfiniBand zu einem leistungsstarken Werkzeug zur Unterstützung von High-Performance-Computing-(HPC-)Workloads mit niedriger Latenz und hoher Bandbreite.

Vorteile von InfiniBand

InfiniBand bietet mehrere Vorteile, von denen wir einige im Folgenden behandeln.

RDMA-Unterstützung

InfiniBand unterstützt RDMA, also den direkten Remote-Speicherzugriff. Es kann direkt aus der Ferne auf den Speicher zugreifen, ohne dass die Daten die CPU durchlaufen, sodass Daten im Speicher übertragen werden können. Dies kann nicht nur die Übertragungslatenz effektiv reduzieren, sondern auch die Auslastung der CPU-Ressourcen verbessern, insbesondere in HPC-Anwendungsumgebungen, und so die Gesamteffizienz des Systems steigern.

CPU-Offloading

CPU-Offloading ist ein wichtiges Mittel zur Beschleunigung von Berechnungen, und das InfiniBand-Netzwerk kann die geringsten CPU-Ressourcen für die Datenübertragung nutzen. Sie sind funktional kompatibel. InfiniBand unterstützt die RDMA-Funktion, die Daten direkt aus dem Speicher eines Servers in den Speicher eines anderen Servers schreiben kann, ohne zur Verarbeitung über die CPU zu gehen. Dadurch kann Zero-Copy um den Kernel herum erreicht werden.

InfiniBand unterstützt QoS

Erstens implementiert InfiniBand QoS über virtuelle Kanäle. Ein virtueller Kanal ist ein unabhängiger logischer Kommunikationspfad, der sich eine einzelne physische Verbindung teilt. Jede physische Verbindung kann bis zu 15 standardmäßige virtuelle Kanäle und einen Managementkanal unterstützen.

Zweitens verwendet InfiniBand Service-Level-Markierung (SL), um das SL-Feld im Paket-Header zu markieren und es in 0 bis 15 Stufen zu unterteilen, die jeweils einer anderen Priorität entsprechen.

Darüber hinaus unterstützt InfiniBand die durch IETF RFC 2474 und 2475 definierte Architektur differenzierter Dienste und implementiert dadurch QoS-Funktionen ähnlich wie DiffServ.

Schließlich kann InfiniBand auch die Parameter jedes Kommunikationsflusses steuern, indem es auf Path-Record- oder Multi-Path-Record-Abfragen reagiert. Administratoren können diese Pfade optimieren, um sicherzustellen, dass Verkehr mit hoher Priorität über den optimalen Pfad übertragen wird.

SHARP Support

SHARP ist ein Protokoll für HPC-Systeme, das darauf abzielt, die Kommunikationseffizienz von HPC-Clustern zu verbessern. Durch die Implementierung von Datenaggregations- und Reduktionsoperationen in Netzwerkgeräten, anstatt alle Daten zur Verarbeitung an den zentralen Knoten zurückzusenden. Dadurch kann die kollektive Kommunikation optimiert und eine wiederholte Datenübertragung zwischen Knoten vermieden werden, was den Rechenprozess in Anwendungen, die große Datenmengen verarbeiten und komplexe kollektive Operationen ausführen müssen, erheblich beschleunigen kann.

Anwendung von InfiniBand

InfiniBand spielt in der heutigen Industrie eine unverzichtbare Rolle, und seine Eigenschaften machen es zu einer Schlüssellösung für mehrere Branchen.

HPC-Umgebung

In der HPC-Umgebung bietet InfiniBand hohe Bandbreite und geringe Latenz, um dabei zu helfen, große Datenmengen schnell zu verarbeiten, und durch Protokolle wie RDMA und SHARP hilft es dabei, Daten schnell zu übertragen und wiederholte Datenübertragungen zu vermeiden, wodurch es effizienter wird.

Speichernetzwerk

InfiniBand spielt auch in Speichernetzwerken eine sehr wichtige Rolle. Es kann die CPU umgehen und Daten direkt im Anwendungsspeicher übertragen, wodurch ein effizienter Datenzugriff und eine effiziente Datenübertragung realisiert und die Leistung des Speichersystems verbessert werden.

Fazit

Als wesentlicher Bestandteil moderner Netzwerke hat InfiniBand eine entscheidende Veränderung für Anwendungen wie Rechenzentren und Hochleistungsrechnen bewirkt, die große Datenmengen gleichzeitig verarbeiten müssen. Es bietet diesen Anwendungen nicht nur niedrige Latenz und hohe Bandbreite, sondern seine Skalierbarkeit und Flexibilität sind ebenfalls allgemein anerkannt. Und mit der Weiterentwicklung der Technologie verbessert sich seine Leistung kontinuierlich, wodurch es den wachsenden Geschäftsanforderungen gerecht werden kann. Wenn Sie Fragen zu InfiniBand haben, kontaktieren Sie uns bitte jederzeit.