Come le reti InfiniBand potenziano i data center HPC

Le reti InfiniBand stanno rendendo potenti i data center per il calcolo ad alte prestazioni. Le applicazioni ad alta capacita di elaborazione che richiedono analisi dei dati e machine learning stanno crescendo rapidamente, e la domanda di reti ad alta velocita e bassa latenza sta aumentando vertiginosamente man mano che sempre piu settori iniziano a utilizzare queste reti. InfiniBand e una nuova tecnologia progettata per la connettivita ad alta velocita ed e stata ampiamente utilizzata nei principali centri di calcolo ad alte prestazioni in tutto il mondo negli ultimi anni. Nella parte seguente verra fornita una panoramica dettagliata di cosa sia una rete InfiniBand e della sua famiglia di prodotti.

Introduzione alle reti InfiniBand

Potresti aver sentito parlare di InfiniBand, ma che cos'è esattamente? È una tecnologia di interconnessione di rete ad alta velocità a standard aperto, con elevata larghezza di banda, bassa latenza e alta affidabilità, ampiamente utilizzata nei cluster di supercomputer. Il suo ruolo principale è collegare gli switch dati, fornendo al contempo canali efficienti di trasferimento dati all'interno del data center e tra i sistemi di storage.

Un sistema InfiniBand completo di solito è costituito da adattatori di canale (CA), switch, router, cavi e connettori. Tra questi, gli adattatori di canale possono essere suddivisi in adattatori di canale host (HCA) e adattatori di canale target (TCA).

Gli switch InfiniBand sono simili ai normali switch di rete, ma devono soddisfare i requisiti di alte prestazioni e basso costo di InfiniBand. I router InfiniBand sono diversi. Suddividono le reti grandi in reti più piccole e le collegano con router per rendere il trasferimento dei dati più efficiente.

Gli HCA vengono utilizzati per collegare server o dispositivi di archiviazione a una rete InfiniBand. I TCA sono adattatori di canale specializzati, tipicamente utilizzati in ambienti embedded come i dispositivi di archiviazione, per garantire interazioni dei dati stabili ed efficienti.

Che cos'28 uno switch InfiniBand?

Gli switch InfiniBand (switch IB) possono essere considerati dispositivi che aggiungono funzionalità InfiniBand all'hardware degli switch di rete, in modo simile agli switch PoE, agli switch SDN e agli switch NVGRE/VXLAN. I principali fornitori di switch IB oggi sul mercato includono NVIDIA (Mellanox), Intel e Oracle. Il prezzo dipende dal fornitore e dalla configurazione specifica dello switch.

Gli switch IB sono disponibili con diversi numeri di porte, tipi di connettori e versioni InfiniBand. Ad esempio, gli switch InfiniBand di NVIDIA sono dotati di porte QSFP56/OSFP HDR/NDR che vanno da 8 a 64. Le versioni HDR e NDR degli switch supportano velocità di trasmissione dati rispettivamente di 200Gb/s e 400Gb/s e dispongono di tecnologie avanzate come Remote Direct Memory Access (RDMA), Adaptive Routing e NVIDIA Scalable Split-Routing. e NVIDIA Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol (SHARP™).

Ricetrasmettitori InfiniBand: un componente chiave per il calcolo ad alte prestazioni

Transceiver InfiniBand svolgono un ruolo chiave nell'elaborazione ad alte prestazioni. QSFPTEK offre ricetrasmettitori InfiniBand 200G HDR, ricetrasmettitori InfiniBand 400G NDR e 800G NDR, ciascuno con caratteristiche diverse per soddisfare le esigenze di vari scenari applicativi.

Alla scoperta delle reti InfiniBand nei data center HPC

Nel campo del calcolo ad alte prestazioni (HPC), i data center pongono grandi esigenze sulla rete e InfiniBand, in quanto architettura specificamente progettata per il trasferimento dati ad alta velocità, è in grado di soddisfare questa domanda. In parole semplici, InfiniBand consente a diversi tipi di dispositivi di interagire tra loro tramite una connessione ad alta velocità, rendendola la scelta preferita per molti data center HPC grazie alle sue eccellenti caratteristiche di larghezza di banda e bassa latenza.

Se non conosci InfiniBand, consideralo come l'"autostrada" del data center, dove diversi nodi di calcolo, dispositivi di storage e sistemi di analisi scambiano dati in modo efficiente. A seconda della velocità della porta, gli switch InfiniBand sono disponibili in versioni come QDR, FDR, NDR e XDR, ciascuna delle quali fornisce un diverso livello di supporto alle prestazioni per mantenere fluide le attività del centro di calcolo.

Negli ambienti di elaborazione su larga scala, InfiniBand può anche collegare gli host a varie periferiche, come sistemi di storage, unità di elaborazione grafica (GPU) e altro ancora. Supporta pacchetti 4K e fornisce collegamenti seriali punto-punto bidirezionali combinati in connessioni 4X o 12X per offrire fino a 300Gbps di throughput dei dati. Questa capacità di trasmissione è un enorme vantaggio per i sistemi HPC che devono gestire enormi quantità di dati.

Negli ultimi anni, con la crescente domanda di calcolo ad alte prestazioni, le principali aziende tecnologiche hanno lanciato prodotti basati sulla tecnologia InfiniBand per promuovere ulteriormente lo sviluppo del settore HPC. QSFPTEK offre transceiver InfiniBand 200G QSFP56 SR4 e FR4 HDR, 400G OSFP SR4 e ricetrasmettitori DR4 NDR InfiniBand, e ricetrasmettitori 800G OSFP 2xFR4 NDR InfiniBand come una delle scelte nei data center HPC.

Perché InfiniBand è importante per i data center HPC?

Le architetture Internet odierne sono grandi e complesse, e molte organizzazioni si affidano al calcolo ad alte prestazioni per elaborare enormi quantità di dati. I data center HPC sono progettati per soddisfare questa domanda di calcolo. La larghezza di banda e la latenza di rete sono due delle metriche più critiche per l'HPC. InfiniBand è preferito nell'ambito HPC perché offre una larghezza di banda estremamente elevata e una latenza ultra-bassa, consentendo una comunicazione più fluida tra nodi di calcolo, sistemi di storage e piattaforme di analisi.

In parole semplici, i data center HPC scelgono volentieri InfiniBand per la sua capacità di elaborare i dati a velocità molto elevate mantenendo al contempo una bassa latenza, evitando che le attività di calcolo siano ostacolate da colli di bottiglia di rete. Questa caratteristica diventa particolarmente importante man mano che la scala del calcolo continua a crescere.

In futuro, con l'ulteriore aumento della domanda di calcolo ad alte prestazioni in ambiti quali l'intelligenza artificiale, l'analisi dei big data e il cloud computing, InfiniBand continuerà a essere una parte fondamentale dei data center.

I vantaggi esclusivi delle reti InfiniBand nei data center di calcolo ad alte prestazioni

Oggigiorno, con tutte le nuove tecnologie nella trasmissione dei dati, in internet e nella presentazione visiva, è fondamentale aumentare la potenza di calcolo, espandere lo storage e supportare una rete più efficiente. In questi aspetti, la rete InfiniBand ottimizza l'architettura di rete dei data center di calcolo ad alte prestazioni (HPC) grazie alle sue caratteristiche di elevata larghezza di banda e bassa latenza, rendendo più efficiente l'utilizzo delle risorse di calcolo.

Efficienza di rete migliorata

Le reti InfiniBand (IB) consentono di trasferire le attività di elaborazione dei protocolli e di trasferimento dei dati dalla CPU all'hardware di rete, liberando risorse della CPU affinché si concentrino su attività di calcolo ad alto carico, come simulazioni ad altissima risoluzione, analisi di dati su larga scala e calcolo parallelo. InfiniBand offre velocità di trasferimento superiori rispetto alla tradizionale Ethernet a 10Gbps, fino a 168Gbps (12xFDR) nell'ultima versione, nettamente superiori alle connessioni Ethernet a 10Gbps e 100Gbps. Per i settori che dipendono dal calcolo ad alta velocità, come Web 2.0, cloud computing, elaborazione di big data, modellazione finanziaria, data center virtualizzati e applicazioni di storage, InfiniBand offre miglioramenti delle prestazioni che non solo riducono i tempi di esecuzione delle attività, ma abbassano anche i costi di gestione e manutenzione.

Supporto di larghezza di banda superiore

Sebbene Ethernet abbia dominato nell'era 100G, InfiniBand continua a evolversi con l'introduzione di switch con velocità 100G/200G per soddisfare gli elevati requisiti di larghezza di banda delle architetture di calcolo HPC. Grazie alla loro alta velocità e bassa latenza, gli switch InfiniBand sono ideali per i data center HPC, consentendo ai server di funzionare in modo efficiente e migliorando significativamente le prestazioni complessive delle applicazioni.

Scalabilità superiore

Le reti InfiniBand possono supportare fino a 48.000 nodi in una singola subnet e, poiché non utilizzano meccanismi di broadcasting tradizionali come ARP, non si verificano broadcast storm o altri errori che possono consumare ulteriore larghezza di banda di rete. Inoltre, diverse subnet IB possono essere interconnesse in modo efficiente tramite switch per un'espansione della rete più flessibile.

Conclusione

Grazie alla sua eccellente architettura tecnica, la rete InfiniBand ha dimostrato un elevato valore applicativo nei data center HPC. Semplifica l'architettura di rete, riduce la latenza dei livelli di rete multilivello e offre un percorso di aggiornamento della larghezza di banda più fluido per i nodi di calcolo principali. Con lo sviluppo della tecnologia, gli scenari applicativi della rete InfiniBand continueranno a espandersi e diventeranno gradualmente una base importante del settore HPC.