Cómo las redes InfiniBand potencian los centros de datos HPC

Las redes InfiniBand están potenciando los centros de datos de computación de alto rendimiento. Las aplicaciones de alto rendimiento que requieren análisis de datos y aprendizaje automático están creciendo rápidamente, y la demanda de redes de alta velocidad y baja latencia está aumentando a medida que cada vez más áreas comienzan a utilizar estas redes. InfiniBand es una nueva tecnología diseñada para conectividad de alta velocidad y se ha utilizado ampliamente en los principales centros de computación de alto rendimiento de todo el mundo en los últimos años. En la siguiente parte se le ofrecerá una descripción detallada de qué es una red InfiniBand y su familia de productos.

Introducción a las redes InfiniBand

Es posible que haya oído hablar de InfiniBand, pero ¿qué es exactamente? Es una tecnología de interconexión de red de alta velocidad de estándar abierto, con gran ancho de banda, baja latencia y alta fiabilidad, ampliamente utilizada en clústeres de supercomputadoras. Su función principal es conectar conmutadores de datos, al tiempo que proporciona canales eficientes de transferencia de datos dentro del centro de datos y entre sistemas de almacenamiento.

Un sistema InfiniBand completo suele consistir en adaptadores de canal (CAs), switches, routers, cables y conectores. Entre ellos, los adaptadores de canal pueden dividirse en adaptadores de canal de host (HCAs) y adaptadores de canal de destino (TCAs).

Los switches InfiniBand son similares a los switches de red habituales, pero deben cumplir con los requisitos de alto rendimiento y bajo coste de InfiniBand. Los routers InfiniBand son diferentes. Dividen redes grandes en redes más pequeñas y las conectan con routers para que la transferencia de datos sea más eficiente.

Las HCA se utilizan para conectar servidores o dispositivos de almacenamiento a una red InfiniBand. Las TCA son adaptadores de canal especializados que se utilizan normalmente en entornos integrados, como dispositivos de almacenamiento, para garantizar interacciones de datos estables y eficientes.

¿Qué es un switch InfiniBand?

Los switches InfiniBand (switches IB) pueden considerarse dispositivos que añaden capacidades InfiniBand al hardware de switches de red, de forma similar a los switches PoE, los switches SDN y los switches NVGRE/VXLAN. Los principales proveedores de switches IB en el mercado actual incluyen NVIDIA (Mellanox), Intel y Oracle. El precio depende del proveedor y de la configuración específica del switch.

Los switches IB están disponibles con diferentes cantidades de puertos, tipos de conectores y versiones de InfiniBand. Por ejemplo, los switches InfiniBand de NVIDIA vienen con puertos QSFP56/OSFP HDR/NDR que van de 8 a 64. Las versiones HDR y NDR de los switches admiten velocidades de datos de 200Gb/s y 400Gb/s, respectivamente, y cuentan con tecnologías avanzadas como Remote Direct Memory Access (RDMA), Adaptive Routing y NVIDIA Scalable Split-Routing. y NVIDIA Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol (SHARP™).

Transceptores InfiniBand: un componente clave para la computación de alto rendimiento

transceptores InfiniBand desempeñan un papel clave en la computación de alto rendimiento. QSFPTEK ofrece transceptores InfiniBand 200G HDR, 400G NDR y 800G NDR, cada uno con diferentes características para satisfacer las necesidades de diversos escenarios de aplicación.

Descubriendo las redes InfiniBand en centros de datos HPC

En el campo de la computación de alto rendimiento (HPC), los centros de datos imponen grandes exigencias a la red, e InfiniBand, como arquitectura diseñada específicamente para la transferencia de datos de alta velocidad, puede satisfacer esta demanda. En pocas palabras, InfiniBand permite que distintos tipos de dispositivos interactúen entre sí a través de una conexión de alta velocidad, lo que la convierte en la opción preferida para muchos centros de datos HPC debido a sus excelentes características de ancho de banda y baja latencia.

Si no está familiarizado con InfiniBand, considérelo como la "autopista" del centro de datos, donde diferentes nodos de cómputo, dispositivos de almacenamiento y sistemas de análisis intercambian datos de manera eficiente. Según la velocidad del puerto, los switches InfiniBand están disponibles en versiones como QDR, FDR, NDR y XDR, cada una de las cuales proporciona un nivel diferente de soporte de rendimiento para mantener las tareas del centro de cómputo funcionando sin problemas.

En entornos informáticos a gran escala, InfiniBand también puede conectar hosts a diversos periféricos, como sistemas de almacenamiento, unidades de procesamiento gráfico (GPUs) y más. Admite paquetes 4K y proporciona enlaces serie bidireccionales punto a punto combinados en conexiones 4X o 12X para ofrecer hasta 300Gbps de rendimiento de datos. Esta capacidad de transmisión es una gran ventaja para los sistemas HPC que necesitan manejar cantidades masivas de datos.

En los últimos años, con la creciente demanda de informática de alto rendimiento, las principales empresas tecnológicas han estado lanzando productos basados en la tecnología InfiniBand para promover aún más el desarrollo de la industria HPC. QSFPTEK ofrece transceptores InfiniBand 200G QSFP56 SR4 y FR4 HDR, 400G OSFP SR4 y transceptores DR4 NDR InfiniBand, y transceptores 800G OSFP 2xFR4 NDR InfiniBand como una de las opciones en centros de datos HPC.

¿Por qué es importante InfiniBand para los centros de datos HPC?

Las arquitecturas de Internet actuales son grandes y complejas, y muchas organizaciones dependen de la computación de alto rendimiento para procesar cantidades masivas de datos. Los centros de datos HPC están adaptados para satisfacer esta demanda de computación. El ancho de banda y la latencia de la red son dos de las métricas más críticas para HPC. InfiniBand es preferido en el ámbito de HPC porque proporciona un ancho de banda extremadamente alto y una latencia ultrabaja, lo que permite una comunicación más fluida entre nodos de cómputo, sistemas de almacenamiento y plataformas de análisis.

En pocas palabras, los centros de datos HPC están dispuestos a elegir InfiniBand por su capacidad para procesar datos a velocidades muy altas mientras mantiene una baja latencia, evitando que las tareas computacionales se vean obstaculizadas por cuellos de botella en la red. Esta característica se vuelve especialmente importante a medida que la escala de la computación sigue creciendo.

En el futuro, a medida que aumente aún más la demanda de computación de alto rendimiento en áreas como la inteligencia artificial, el análisis de big data y la computación en la nube, InfiniBand seguirá siendo una parte clave de los centros de datos.

Los beneficios únicos de las redes InfiniBand en centros de datos de computación de alto rendimiento

Hoy en día, con todas las nuevas tecnologías en transmisión de datos, internet y presentación visual, es crucial aumentar la potencia de cómputo, ampliar el almacenamiento y admitir una red más eficiente. En estos aspectos, la red InfiniBand optimiza la arquitectura de red de los centros de datos de computación de alto rendimiento (HPC) gracias a sus características de gran ancho de banda y baja latencia, haciendo que el uso de los recursos de cómputo sea más eficiente.

Mayor eficiencia de la red

Las redes InfiniBand (IB) permiten trasladar las tareas de procesamiento de protocolos y transferencia de datos desde la CPU al hardware de red, liberando recursos de CPU para centrarse en tareas de computación de alta carga, como simulaciones de ultra alta resolución, análisis de datos a gran escala y computación paralela. InfiniBand ofrece tasas de transferencia más altas que Ethernet tradicional de 10Gbps, hasta 168Gbps (12xFDR) en la versión más reciente, muy por delante de las conexiones Ethernet de 10Gbps y 100Gbps. Para las industrias que dependen de la computación de alta velocidad, como Web 2.0, computación en la nube, procesamiento de big data, modelado financiero, centros de datos virtualizados y aplicaciones de almacenamiento, InfiniBand ofrece mejoras de rendimiento que no solo acortan los tiempos de ejecución de las tareas, sino que también reducen los costes de operación y mantenimiento.

Compatibilidad con mayor ancho de banda

Aunque Ethernet dominó en la era de 100G, InfiniBand continúa evolucionando con la introducción de switches de velocidad 100G/200G para satisfacer los altos requisitos de ancho de banda de las arquitecturas de computación HPC. Debido a su alta velocidad y baja latencia, los switches InfiniBand son ideales para centros de datos HPC, lo que permite que los servidores funcionen de manera eficiente y mejora significativamente el rendimiento general de las aplicaciones.

Escalabilidad superior

Las redes InfiniBand pueden admitir hasta 48,000 nodos en una sola subred y, debido a que no utilizan mecanismos de difusión tradicionales como ARP, no hay tormentas de difusión ni otros errores que puedan desperdiciar ancho de banda de red adicional. Además, diferentes subredes IB pueden interconectarse eficientemente mediante switches para una expansión de red más flexible.

Conclusión

Con su excelente arquitectura técnica, la red InfiniBand ha demostrado un alto valor de aplicación en los centros de datos HPC. Simplifica la arquitectura de red, reduce la latencia de las capas de red multinivel y proporciona una ruta de actualización de ancho de banda más fluida para los nodos de computación centrales. Con el desarrollo de la tecnología, los escenarios de aplicación de la red InfiniBand seguirán expandiéndose y se convertirán gradualmente en una piedra angular importante del campo HPC.