Las principales ventajas de InfiniBand

La tecnología de banda ancha inalámbrica, o IB, es un estándar de comunicación de red de computación de alto rendimiento conocido por su alto rendimiento y baja latencia. Con el desarrollo de la tecnología de redes, la demanda de ancho de banda y baja latencia está aumentando, y la demanda de InfiniBand también está creciendo. Este artículo le brindará una comprensión detallada de las ventajas de la red InfiniBand.

Qué es InfiniBand

Antes de comenzar el artículo, primero debemos presentar brevemente qué es InfiniBand. Es un protocolo de comunicación de red y estándar de interfaz de alta velocidad, gran ancho de banda y baja latencia. Fue diseñado originalmente para conectar clústeres de computación y sistemas de almacenamiento, especialmente en entornos de computación de alto rendimiento. InfiniBand suele ser adecuado para escenarios de aplicación que requieren grandes cantidades de transmisión de datos y baja latencia, como el entrenamiento de modelos de IA, la conducción autónoma, etc.

Beneficios de InfiniBand

¿Por qué InfiniBand es tan popular en las redes actuales? Creo que tendrá la respuesta en mente después de leer el siguiente contenido.

InfiniBand admite una gestión de red simplificada

InfiniBand se desarrolló originalmente para SDN y es una arquitectura de red gestionada por un administrador de subred, que puede configurar y garantizar el funcionamiento continuo de la subred local. Todos los adaptadores de canal y switches deben implementar un agente de gestión de subred (SMA) para comunicarse con el administrador de subred. Cada subred requiere al menos un administrador de subred para realizar la inicialización y la reconfiguración cuando el enlace se conecta o desconecta. Un administrador de subred se selecciona como administrador principal mediante un proceso de arbitraje, y los demás administradores de subred permanecen en estado de espera. Si el administrador principal falla, el administrador en espera tomará el control para garantizar el funcionamiento continuo de la red.

Descarga de CPU

La descarga de CPU es un medio importante para acelerar la computación. Las redes InfiniBand pueden utilizar la menor cantidad de recursos de CPU para la transmisión de datos, como se indica a continuación:

El hardware descarga toda la pila de protocolos de la capa de transporte.

Omisión del kernel para copia cero.

Escriba datos directamente desde la memoria de un servidor a la memoria de otro servidor a través de RDMA sin usar la CPU.

Alto ancho de banda

Con el desarrollo de la tecnología de redes, el ancho de banda de InfiniBand es cada vez mayor. Esto se debe principalmente a que InfiniBand se utiliza para conexiones de servidores en computación de alto rendimiento, lo que hace que sus requisitos de ancho de banda sean más altos y estrictos. Desde los 10Gbps desde el desarrollo de la tecnología InfiniBand hasta los 800Gbps actuales, el ancho de banda de InfiniBand ha avanzado considerablemente.

QSFPTEK le proporciona módulos InfiniBand, DAC y AOC a diferentes velocidades. Puede consultar la tabla a continuación para obtener más información sobre nuestros productos InfiniBand:

Baja latencia

Por lo general, los switches Ethernet utilizan direccionamiento mediante búsqueda en la tabla MAC y almacenamiento y reenvío, lo que requiere un tiempo de procesamiento prolongado. Los switches InfiniBand solo necesitan comprobar la ruta de reenvío basándose en el LID de 16 bits y utilizan la tecnología Cut-Through para acortar el tiempo de reenvío a menos de 100ns. A nivel de tarjeta de red, también se puede utilizar la tecnología RDMA para acelerar significativamente la latencia de encapsulación y desencapsulación de paquetes de datos.

Escalabilidad y flexibilidad

Una ventaja importante de la red InfiniBand es que una sola subred puede implementar hasta 48.000 nodos, y su escalabilidad y flexibilidad son evidentes. Además, la red IB no depende de ARP ni de otros mecanismos de difusión, lo que puede evitar tormentas de difusión u otros desperdicios de ancho de banda. Varias subredes InfiniBand también pueden interconectarse mediante routers y switches. Las siguientes son las topologías de red compatibles con InfiniBand:

La arquitectura InfiniBand admite QoS

QoS es un conjunto de tecnologías y mecanismos para gestionar y optimizar el tráfico de red. Normalmente se utiliza para garantizar la prioridad de aplicaciones y servicios clave en la red y mejorar su rendimiento y fiabilidad.

En primer lugar, InfiniBand utiliza canales virtuales para implementar QoS. Los canales virtuales son enlaces de comunicación lógicos independientes que comparten un enlace físico. Cada enlace físico puede admitir hasta 15 canales virtuales estándar y un canal de gestión.

En segundo lugar, InfiniBand utiliza el marcado de nivel de servicio para marcar el campo SL en el encabezado del paquete, dividiéndolo de 0 a 15, y cada nivel corresponde a una prioridad diferente.

InfiniBand también admite la arquitectura de servicios diferenciados definida por IETF RFC 2474 y 2475 para implementar funciones de QoS similares a DiffServ.

Finalmente, InfiniBand puede controlar los parámetros de cada flujo de comunicación respondiendo a registros de ruta o consultas de registros de múltiples rutas. Los administradores pueden optimizar sus rutas para garantizar que el tráfico de alta prioridad se transmita por la mejor ruta. QSFPTEK ofrece switches de centro de datos que admiten funciones QoS.

Estabilidad y resiliencia de la red

Las redes InfiniBand cuentan con un mecanismo de redes autorreparables basado en switches InfiniBand. Cuando se produce un fallo de red durante el funcionamiento a largo plazo, este mecanismo puede reducir el tiempo de recuperación del enlace a 1 milisegundo.

Balanceo de carga

InfiniBand admite enrutamiento multipruta, lo que permite que los paquetes de datos elijan múltiples rutas en la red. Esta función permite a la red seleccionar rutas en función del tráfico en tiempo real y ajustar las rutas de transmisión de datos para lograr el equilibrio de carga. El enrutamiento multipruta puede evitar eficazmente la congestión en una sola ruta y mejorar la eficiencia y la fiabilidad de la red.

Soporte de SHARP

InfiniBand admite el protocolo SHARP, que es un protocolo para sistemas HPC. Implementa operaciones de agregación y reducción de datos en la capa de red, reduce el volumen y la latencia de la transmisión de datos y, por lo tanto, mejora la eficiencia y el rendimiento de la red. Puede optimizar las comunicaciones colectivas y evitar la transmisión repetida de datos entre nodos. Desempeña un papel importante en la computación de big data y la inteligencia artificial.

Conclusión

En conclusión, el nacimiento de la tecnología InfiniBand ha supuesto un cambio crucial en los centros de datos y las aplicaciones de computación de alto rendimiento. No solo proporciona gran ancho de banda y baja latencia, sino que también ofrece una escalabilidad y flexibilidad considerables. Y con el desarrollo de la tecnología, el ancho de banda que puede proporcionar también está aumentando. Implementar una red InfiniBand puede mejorar significativamente el rendimiento y resolver las preocupaciones sobre la expansión posterior. Si tiene alguna pregunta sobre InfiniBand, no dude en ponerse en contacto con los ingenieros CCIE/HCIE de QSFPTEK en [email protected].