Les principaux avantages d’InfiniBand

La technologie haut débit sans fil, ou IB, est une norme de communication réseau pour le calcul haute performance, connue pour son débit élevé et sa faible latence. Avec le développement des technologies réseau, la demande en bande passante et en faible latence augmente, et la demande pour InfiniBand croît également. Cet article vous donnera une compréhension détaillée des avantages du réseau InfiniBand.

Qu’est-ce qu’InfiniBand

Avant de commencer l’article, nous devons d’abord présenter brièvement ce qu’est InfiniBand. Il s’agit d’un protocole de communication réseau et d’une norme d’interface à haut débit, à large bande passante et à faible latence. Il a été conçu à l’origine pour connecter des grappes de calcul et des systèmes de stockage, en particulier dans les environnements de calcul haute performance. InfiniBand convient généralement aux scénarios d’application qui nécessitent la transmission de grandes quantités de données et une faible latence, comme l’entraînement de modèles d’IA, la conduite autonome, etc.

Avantages d’InfiniBand

Pourquoi InfiniBand est-il si populaire dans les réseaux d’aujourd’hui ? Je pense que vous aurez la réponse en tête après avoir lu le contenu suivant.

InfiniBand prend en charge une gestion simplifiée du réseau

InfiniBand a été développé à l’origine pour le SDN et est une architecture réseau gérée par un gestionnaire de sous-réseau, qui peut configurer et garantir le fonctionnement continu du sous-réseau local. Tous les adaptateurs de canal et commutateurs doivent mettre en œuvre un agent de gestion de sous-réseau (SMA) pour communiquer avec le gestionnaire de sous-réseau. Chaque sous-réseau nécessite au moins un gestionnaire de sous-réseau pour effectuer l’initialisation et la reconfiguration lorsque la liaison est connectée ou déconnectée. Un gestionnaire de sous-réseau est sélectionné comme gestionnaire principal au moyen d’un processus d’arbitrage, et les autres gestionnaires de sous-réseau sont en état de veille. Si le gestionnaire principal échoue, le gestionnaire de veille prendra le relais afin d’assurer le fonctionnement continu du réseau.

Déchargement CPU

Le délestage CPU est un moyen important d’accélérer le calcul. Les réseaux InfiniBand peuvent utiliser le minimum de ressources CPU pour la transmission des données, comme suit :

Le matériel décharge l’ensemble de la pile de protocoles de la couche transport.

Contournement du noyau pour le zéro copie.

Écrire des données directement depuis la mémoire d’un serveur vers la mémoire d’un autre serveur via RDMA sans utiliser le CPU.

Bande passante élevée

Avec le développement de la technologie réseau, la bande passante d’InfiniBand devient de plus en plus élevée. Cela s’explique principalement par le fait qu’InfiniBand est utilisé pour les connexions de serveurs dans le calcul haute performance, ce qui rend ses exigences en matière de bande passante plus élevées et plus strictes. Depuis les 10Gbps au début du développement de la technologie InfiniBand jusqu’aux 800Gbps actuels, la bande passante d’InfiniBand a connu de grands progrès.

QSFPTEK vous fournit modules InfiniBand, DAC et AOC à différents débits. Vous pouvez consulter le tableau ci-dessous pour en savoir plus sur nos produits InfiniBand :

Faible latence

En général, les commutateurs Ethernet utilisent l’adressage par recherche dans la table MAC et le mode store-and-forward, ce qui nécessite un long temps de traitement. Les commutateurs InfiniBand n’ont besoin que de vérifier le chemin de transfert sur la base du LID 16 bits et utilisent la technologie Cut-Through pour réduire le temps de transfert à moins de 100 ns. Au niveau de la carte réseau, la technologie RDMA peut également être utilisée pour accélérer considérablement la latence de l’encapsulation et de la désencapsulation des paquets de données.

Évolutivité et flexibilité

Un avantage majeur du réseau InfiniBand est qu’un seul sous-réseau peut déployer jusqu’à 48,000 nœuds, et son évolutivité et sa flexibilité sont évidentes. En outre, le réseau IB ne dépend pas d’ARP ni d’autres mécanismes de diffusion, ce qui permet d’éviter les tempêtes de diffusion ou d’autres gaspillages de bande passante. Plusieurs sous-réseaux InfiniBand peuvent également être interconnectés au moyen de routeurs et de commutateurs. Voici les topologies réseau prises en charge par InfiniBand :

Prise en charge de la QoS par l’architecture InfiniBand

La QoS est un ensemble de technologies et de mécanismes permettant de gérer et d’optimiser le trafic réseau. Elle est généralement utilisée pour garantir la priorité des applications et services clés du réseau et améliorer leurs performances et leur fiabilité.

Tout d’abord, InfiniBand utilise des canaux virtuels pour mettre en œuvre la QoS. Les canaux virtuels sont des liaisons de communication logiques indépendantes qui partagent une liaison physique. Chaque liaison physique peut prendre en charge jusqu’à 15 canaux virtuels standard et un canal de gestion.

Deuxièmement, InfiniBand utilise le marquage du niveau de service pour marquer le champ SL dans l’en-tête du paquet, en le divisant de 0 à 15, chaque niveau correspondant à une priorité différente.

InfiniBand prend également en charge l’architecture de services différenciés définie par les RFC 2474 et 2475 de l’IETF afin de mettre en œuvre des fonctions de QoS similaires à DiffServ.

Enfin, InfiniBand peut contrôler les paramètres de chaque flux de communication en répondant aux enregistrements de chemin ou aux requêtes d’enregistrements multi-chemins. Les administrateurs peuvent optimiser leurs chemins afin de garantir que le trafic hautement prioritaire est transmis par le meilleur chemin. QSFPTEK propose commutateurs de centre de données qui prennent en charge les fonctions QoS.

Stabilité et résilience du réseau

Les réseaux InfiniBand disposent d’un mécanisme de réseau auto-réparateur basé sur les commutateurs InfiniBand. Lorsqu’une défaillance réseau survient pendant un fonctionnement à long terme, ce mécanisme peut réduire le temps de récupération de la liaison à 1 milliseconde.

Équilibrage de charge

InfiniBand prend en charge le routage multipath, qui permet aux paquets de données de choisir plusieurs chemins dans le réseau. Cette fonctionnalité permet au réseau de sélectionner les chemins en fonction du trafic en temps réel et d’ajuster les chemins de transmission des données afin d’assurer l’équilibrage de charge. Le routage multipath peut éviter efficacement la congestion sur un seul chemin et améliorer l’efficacité et la fiabilité du réseau.

Support SHARP

InfiniBand prend en charge le protocole SHARP, qui est un protocole destiné aux systèmes HPC. Il met en œuvre des opérations d’agrégation et de réduction des données au niveau de la couche réseau, réduit le volume de transmission des données et la latence, et améliore ainsi l’efficacité et les performances du réseau. Il peut optimiser les communications collectives et éviter la transmission répétée de données entre les nœuds. Il joue un rôle important dans le calcul de big data et l’intelligence artificielle.

Conclusion

En conclusion, la naissance de la technologie InfiniBand a apporté un changement crucial dans les centres de données et les applications de calcul haute performance. Elle offre non seulement une bande passante élevée et une faible latence, mais aussi une évolutivité et une flexibilité considérables. Et avec le développement de la technologie, la bande passante qu'elle peut fournir ne cesse également d'augmenter. Le déploiement d'un réseau InfiniBand peut améliorer considérablement les performances et lever les inquiétudes liées aux extensions ultérieures. Si vous avez des questions sur InfiniBand, n'hésitez pas à contacter les ingénieurs CCIE/HCIE de QSFPTEK à [email protected].