I principali vantaggi di InfiniBand

La tecnologia wireless a banda larga, o IB, è uno standard di comunicazione di rete per il calcolo ad alte prestazioni noto per l'elevata produttività e la bassa latenza. Con lo sviluppo della tecnologia di rete, la richiesta di larghezza di banda e bassa latenza è in aumento, e cresce anche la domanda di InfiniBand. Questo articolo ti offrirà una comprensione dettagliata dei vantaggi della rete InfiniBand.

Che cos'è InfiniBand

Prima di iniziare l'articolo, dobbiamo innanzitutto introdurre brevemente che cos'è InfiniBand. È un protocollo di comunicazione di rete e uno standard di interfaccia ad alta velocità, alta larghezza di banda e bassa latenza. È stato originariamente progettato per collegare cluster di calcolo e sistemi di storage, in particolare ambienti di calcolo ad alte prestazioni. InfiniBand è generalmente adatto a scenari applicativi che richiedono la trasmissione di grandi quantità di dati e bassa latenza, come l'addestramento di modelli di IA, la guida autonoma, ecc.

Vantaggi di InfiniBand

Perché InfiniBand è così popolare nelle reti odierne? Credo che avrai la risposta in mente dopo aver letto il seguente contenuto.

InfiniBand supporta una gestione di rete semplificata

InfiniBand è stato originariamente sviluppato per SDN ed è un'architettura di rete gestita da un subnet manager, che può configurare e garantire il funzionamento continuo della sottorete locale. Tutti gli adattatori di canale e gli switch devono implementare un agente di gestione della sottorete (SMA) per comunicare con il subnet manager. Ogni sottorete richiede almeno un subnet manager per eseguire l'inizializzazione e la riconfigurazione quando il collegamento viene connesso o disconnesso. Un subnet manager viene selezionato come manager primario tramite un processo di arbitrato, mentre gli altri subnet manager sono in stato di standby. Se il manager primario si guasta, il manager in standby subentrerà per garantire il funzionamento continuo della rete.

Offload CPU

L'offload della CPU è un mezzo importante per accelerare il computing. Le reti InfiniBand possono utilizzare il minimo di risorse CPU per la trasmissione dei dati, come segue:

L'hardware scarica l'intero stack di protocolli del livello di trasporto.

Bypass del kernel per zero-copy.

Scrivere dati direttamente dalla memoria di un server alla memoria di un altro server tramite RDMA senza utilizzare la CPU.

Larghezza di banda elevata

Con lo sviluppo della tecnologia di rete, la larghezza di banda di InfiniBand sta diventando sempre più elevata. Ciò è dovuto principalmente al fatto che InfiniBand viene utilizzato per le connessioni server nel calcolo ad alte prestazioni, il che rende i suoi requisiti di larghezza di banda più elevati e più rigorosi. Dai 10Gbps dallo sviluppo della tecnologia InfiniBand agli attuali 800Gbps, la larghezza di banda di InfiniBand ha compiuto grandi progressi.

QSFPTEK ti offre moduli InfiniBand, DAC e AOC a velocità diverse. Puoi consultare la tabella seguente per saperne di più sui nostri prodotti InfiniBand:

Bassa latenza

In generale, gli switch Ethernet utilizzano l'indirizzamento tramite consultazione della tabella MAC e lo store-and-forward, che richiede un lungo tempo di elaborazione. Gli switch InfiniBand devono solo verificare il percorso di inoltro in base al LID a 16 bit e utilizzano la tecnologia Cut-Through per ridurre il tempo di inoltro a meno di 100ns. A livello di scheda di rete, la tecnologia RDMA può essere utilizzata anche per accelerare significativamente la latenza dell'incapsulamento e della decapsulazione dei pacchetti di dati.

Scalabilità e flessibilità

Un importante vantaggio della rete InfiniBand è che una singola sottorete può distribuire fino a 48,000 nodi, e la sua scalabilità e flessibilità sono evidenti. Inoltre, la rete IB non si basa su ARP o altri meccanismi di broadcast, il che può evitare tempeste di broadcast o altri sprechi di larghezza di banda. Più sottoreti InfiniBand possono anche essere interconnesse tramite router e switch. Di seguito sono riportate le topologie di rete supportate da InfiniBand:

Supporto QoS dell'architettura InfiniBand

La QoS è un insieme di tecnologie e meccanismi per gestire e ottimizzare il traffico di rete. Viene solitamente utilizzata per garantire la priorità delle applicazioni e dei servizi chiave nella rete e migliorarne le prestazioni e l'affidabilità.

Innanzitutto, InfiniBand utilizza canali virtuali per implementare la QoS. I canali virtuali sono collegamenti di comunicazione logici indipendenti che condividono un collegamento fisico. Ogni collegamento fisico può supportare fino a 15 canali virtuali standard e un canale di gestione.

In secondo luogo, InfiniBand utilizza la marcatura del livello di servizio per contrassegnare il campo SL nell'intestazione del pacchetto, suddividendolo da 0 a 15, e ogni livello corrisponde a una priorità diversa.

InfiniBand supporta anche l'architettura dei servizi differenziati definita dagli RFC IETF 2474 e 2475 per implementare funzioni QoS simili a DiffServ.

Infine, InfiniBand può controllare i parametri di ciascun flusso di comunicazione rispondendo a record di percorso o a query di record multipercorso. Gli amministratori possono ottimizzare i propri percorsi per garantire che il traffico ad alta priorità venga trasmesso attraverso il percorso migliore. QSFPTEK offre switch per data center che supportano le funzioni QoS.

Stabilità e resilienza della rete

Le reti InfiniBand dispongono di un meccanismo di rete autoriparante basato su switch InfiniBand. Quando si verifica un guasto di rete durante il funzionamento a lungo termine, questo meccanismo può ridurre il tempo di ripristino del collegamento a 1 millisecondo.

Bilanciamento del carico

InfiniBand supporta il routing multipath, che consente ai pacchetti di dati di scegliere più percorsi nella rete. Questa funzionalità permette alla rete di selezionare i percorsi in base al traffico in tempo reale e di regolare i percorsi di trasmissione dei dati per ottenere il bilanciamento del carico. Il routing multipath può evitare efficacemente la congestione su un singolo percorso e migliorare l'efficienza e l'affidabilità della rete.

Supporto SHARP

InfiniBand supporta il protocollo SHARP, che è un protocollo per sistemi HPC. Implementa operazioni di aggregazione e riduzione dei dati a livello di rete, riduce il volume e la latenza della trasmissione dei dati e quindi migliora l'efficienza e le prestazioni della rete. Può ottimizzare le comunicazioni collettive ed evitare la trasmissione ripetuta di dati tra nodi. Svolge un ruolo importante nel calcolo dei big data e nell'intelligenza artificiale.

Conclusione

In conclusione, la nascita della tecnologia InfiniBand ha determinato un cambiamento cruciale nei data center e nelle applicazioni di calcolo ad alte prestazioni. Non solo offre larghezza di banda elevata e bassa latenza, ma dispone anche di notevole scalabilità e flessibilità. E con lo sviluppo della tecnologia, anche la larghezza di banda che può fornire è in crescita. L'implementazione di una rete InfiniBand può migliorare significativamente le prestazioni e risolvere le preoccupazioni relative all'espansione successiva. In caso di domande su InfiniBand, non esitate a contattare gli ingegneri CCIE/HCIE di QSFPTEK all'indirizzo [email protected].