Comment les réseaux InfiniBand renforcent les centres de données HPC

Les réseaux InfiniBand rendent les centres de données de calcul haute performance puissants. Les applications à haut débit nécessitant l’analyse de données et l’apprentissage automatique connaissent une croissance rapide, et la demande de réseaux à haut débit et à faible latence explose à mesure que de plus en plus de domaines commencent à utiliser ces réseaux. InfiniBand est une nouvelle technologie conçue pour une connectivité à haut débit et a été largement utilisée ces dernières années dans les grands centres de calcul haute performance du monde entier. Dans la partie suivante, nous vous donnerons un aperçu détaillé de ce qu’est un réseau InfiniBand et de sa famille de produits.

Introduction aux réseaux InfiniBand

Vous avez peut-être entendu parler d’InfiniBand, mais de quoi s’agit-il exactement ? Il s’agit d’une technologie d’interconnexion réseau à haut débit, à norme ouverte, offrant une bande passante élevée, une faible latence et une grande fiabilité, largement utilisée dans les clusters de supercalculateurs. Son rôle principal est de connecter des commutateurs de données tout en fournissant des canaux de transfert de données efficaces au sein du centre de données et entre les systèmes de stockage.

Un système InfiniBand complet se compose généralement d’adaptateurs de canal (CA), de commutateurs, de routeurs, de câbles et de connecteurs. Parmi eux, les adaptateurs de canal peuvent être divisés en adaptateurs de canal hôte (HCA) et adaptateurs de canal cible (TCA).

Les commutateurs InfiniBand sont similaires aux commutateurs réseau classiques, mais doivent répondre aux exigences de haute performance et de faible coût d'InfiniBand. Les routeurs InfiniBand sont différents. Ils divisent les grands réseaux en réseaux plus petits et les connectent avec des routeurs afin de rendre le transfert de données plus efficace.

Les HCA sont utilisés pour connecter des serveurs ou des périphériques de stockage à un réseau InfiniBand. Les TCA sont des adaptateurs de canal spécialisés généralement utilisés dans des environnements embarqués tels que les périphériques de stockage afin de garantir des interactions de données stables et efficaces.

Qu'est-ce qu'un commutateur InfiniBand ?

Les commutateurs InfiniBand (commutateurs IB) peuvent être considérés comme des appareils qui ajoutent des fonctionnalités InfiniBand au matériel de commutation réseau, à l’instar des commutateurs PoE, des commutateurs SDN et des commutateurs NVGRE/VXLAN. Les principaux fournisseurs de commutateurs IB sur le marché aujourd’hui incluent NVIDIA (Mellanox), Intel et Oracle. Le prix dépend du fournisseur et de la configuration spécifique du commutateur.

Les commutateurs IB sont disponibles avec différents nombres de ports, types de connecteurs et versions InfiniBand. Par exemple, les commutateurs InfiniBand de NVIDIA sont dotés de ports QSFP56/OSFP HDR/NDR allant de 8 à 64. Les versions HDR et NDR des commutateurs prennent en charge des débits de données de 200Gb/s et 400Gb/s, respectivement, et intègrent des technologies avancées telles que Remote Direct Memory Access (RDMA), Adaptive Routing et NVIDIA Scalable Split-Routing. et NVIDIA Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol (SHARP™).

Transceivers InfiniBand : un composant clé pour le calcul haute performance

émetteurs-récepteurs InfiniBand jouent un rôle clé dans le calcul haute performance. QSFPTEK propose des émetteurs-récepteurs InfiniBand 200G HDR, 400G NDR et 800G NDR, chacun doté de fonctionnalités différentes pour répondre aux besoins de divers scénarios d’application.

Découverte des réseaux InfiniBand dans les centres de données HPC

Dans le domaine du calcul haute performance (HPC), les centres de données imposent de fortes exigences au réseau, et InfiniBand, en tant qu’architecture spécialement conçue pour le transfert de données à haut débit, est capable de répondre à cette demande. En termes simples, InfiniBand permet à différents types d’appareils d’interagir entre eux via une connexion haut débit, ce qui en fait le choix privilégié de nombreux centres de données HPC grâce à ses excellentes caractéristiques de bande passante et de faible latence.

Si vous ne connaissez pas InfiniBand, imaginez-le comme l'« autoroute » du centre de données, où différents nœuds de calcul, dispositifs de stockage et systèmes d'analyse échangent efficacement des données. Selon la vitesse des ports, les commutateurs InfiniBand sont disponibles en versions telles que QDR, FDR, NDR et XDR, chacune offrant un niveau différent de prise en charge des performances afin d'assurer le bon fonctionnement des tâches du centre de calcul.

Dans les environnements informatiques à grande échelle, InfiniBand peut également connecter des hôtes à divers périphériques, tels que des systèmes de stockage, des unités de traitement graphique (GPU), et plus encore. Il prend en charge les paquets 4K et fournit des liaisons série bidirectionnelles point à point combinées en connexions 4X ou 12X afin d’offrir jusqu’à 300Gbps de débit de données. Cette capacité de transmission est un avantage considérable pour les systèmes HPC qui doivent traiter d’énormes quantités de données.

Ces dernières années, avec la demande croissante en calcul haute performance, les grandes entreprises technologiques ont lancé des produits basés sur la technologie InfiniBand afin de promouvoir davantage le développement de l’industrie HPC. QSFPTEK propose des émetteurs-récepteurs InfiniBand HDR 200G QSFP56 SR4 et FR4, 400G OSFP SR4 et des émetteurs-récepteurs DR4 NDR InfiniBand, et des émetteurs-récepteurs 800G OSFP 2xFR4 NDR InfiniBand comme l’un des choix dans les centres de données HPC.

Pourquoi InfiniBand est-il important pour les centres de données HPC ?

Les architectures Internet actuelles sont vastes et complexes, et de nombreuses organisations s’appuient sur le calcul haute performance pour traiter des quantités massives de données. Les centres de données HPC sont adaptés pour répondre à cette demande de calcul. La bande passante et la latence du réseau sont deux des indicateurs les plus critiques pour le HPC. InfiniBand est privilégié dans le domaine du HPC car il fournit une bande passante extrêmement élevée et une latence ultra-faible, permettant une communication plus fluide entre les nœuds de calcul, les systèmes de stockage et les plateformes d’analyse.

En termes simples, les centres de données HPC sont prêts à choisir InfiniBand en raison de sa capacité à traiter les données à très haute vitesse tout en maintenant une faible latence, empêchant les tâches de calcul d’être entravées par des goulets d’étranglement réseau. Une telle caractéristique devient particulièrement importante à mesure que l’échelle du calcul continue de croître.

À l’avenir, à mesure que la demande en calcul haute performance dans des domaines tels que l’intelligence artificielle, l’analyse des mégadonnées et le cloud computing continuera d’augmenter, InfiniBand restera un élément clé des centres de données.

Les avantages uniques des réseaux InfiniBand dans les centres de données de calcul haute performance

De nos jours, avec toutes les nouvelles technologies dans la transmission de données, Internet et la présentation visuelle, il est crucial d'accroître la puissance de calcul, d'étendre le stockage et de prendre en charge un réseau plus efficace. Dans ces domaines, le réseau InfiniBand optimise l'architecture réseau des centres de données de calcul haute performance (HPC) grâce à ses caractéristiques de bande passante élevée et de faible latence, rendant l'utilisation des ressources de calcul plus efficace.

Efficacité réseau améliorée

Les réseaux InfiniBand (IB) permettent de transférer les tâches de traitement des protocoles et de transfert de données du CPU vers le matériel réseau, libérant ainsi des ressources CPU pour se concentrer sur des tâches de calcul à forte charge, telles que les simulations en très haute résolution, l’analyse de données à grande échelle et le calcul parallèle. InfiniBand offre des débits de transfert supérieurs à ceux de l’Ethernet 10Gbps traditionnel, jusqu’à 168Gbps (12xFDR) dans la dernière version, bien au-delà des connexions Ethernet 10Gbps et 100Gbps. Pour les secteurs qui dépendent du calcul à haute vitesse, tels que le Web 2.0, le cloud computing, le traitement du big data, la modélisation financière, les centres de données virtualisés et les applications de stockage, InfiniBand apporte des améliorations de performances qui non seulement raccourcissent les temps d’exécution des tâches, mais réduisent également les coûts d’exploitation et de maintenance.

Prise en charge d’une bande passante plus élevée

Alors qu’Ethernet dominait à l’ère du 100G, InfiniBand continue d’évoluer avec l’introduction de commutateurs aux débits 100G/200G afin de répondre aux exigences de bande passante élevée des architectures de calcul HPC. Grâce à leur vitesse élevée et à leur faible latence, les commutateurs InfiniBand sont idéaux pour les centres de données HPC, permettant aux serveurs de fonctionner efficacement et améliorant considérablement les performances globales des applications.

Évolutivité supérieure

Les réseaux InfiniBand peuvent prendre en charge jusqu’à 48 000 nœuds dans un seul sous-réseau et, comme ils n’utilisent pas de mécanismes de diffusion traditionnels tels que ARP, il n’y a pas de tempêtes de diffusion ni d’autres erreurs susceptibles de gaspiller de la bande passante réseau supplémentaire. En outre, différents sous-réseaux IB peuvent être interconnectés efficacement via des commutateurs pour une extension du réseau plus flexible.

Conclusion

Grâce à son excellente architecture technique, le réseau InfiniBand a démontré une grande valeur applicative dans les centres de données HPC. Il simplifie l’architecture réseau, réduit la latence des couches réseau multiniveaux et offre un chemin de mise à niveau de la bande passante plus fluide pour les nœuds de calcul centraux. Avec le développement de la technologie, les scénarios d’application du réseau InfiniBand continueront de s’étendre et deviendront progressivement une pierre angulaire importante du domaine HPC.