InfiniBand vs RoCE、選び方

RDMAを実装するための2つの主要なソリューションとして、InfiniBandとRoCEは、低遅延かつ高帯域幅であることから、ハイパフォーマンスコンピューティングおよびデータセンターネットワークにおいて重要な役割を果たしています。ネットワークを構築する際、両者をどのように選択すればよいのでしょうか？この記事では、この2つが何であるか、それぞれの特徴、および両者の比較について詳しく解説します。

InfiniBandの概要と原理

InfiniBandネットワークは、一般にInfiniBandスイッチ、ケーブル、ネットワークカード、モジュール、サブネットマネージャーを含むInfiniBandコンポーネントを展開することで、低遅延・高帯域幅のデータ伝送を実現します。ポイントツーポイント通信モデルを採用し、ダイレクトメモリアクセス技術によってホスト間の直接データ伝送を実装することで、CPUの介入とデータコピーによるトラフィックオーバーヘッドを削減します。QSFPTEKはお客様に InfiniBandモジュール、安定した伝送と低消費電力という特長があります。

InfiniBand技術ソリューションの特長

InfiniBandネットワークは、データ伝送の信頼性と効率を確保するために、クレジットベースのフロー制御メカニズムを採用しています。データ伝送の前に、送信側は受信側から提供されたクレジット上限に基づいて、受信側に対応する数のデータパケットを受信するのに十分なバッファがあることを確認します。各リンクにはあらかじめ定義されたバッファが備わっており、送信側のデータ伝送は、受信側で使用可能なバッファのサイズによって制限されます。データ伝送が完了すると、受信側はバッファを解放し、現在使用可能なバッファサイズを送信側にフィードバックします。このリンクレベルのフロー制御メカニズムにより、バッファオーバーフローとデータパケットの損失が効果的に防止され、ネットワークの安定性と高いパフォーマンスが確保されます。

帯域幅、レイテンシ、拡張性の面で、InfiniBandは最大400Gbpsの帯域幅と最小1.6 microsecondsのエンドツーエンドレイテンシを実現し、大規模なデータ伝送とリアルタイムコンピューティングのニーズに対応できます。また、InfiniBandは拡張性にも優れ、大規模クラスターをサポートし、数万台のサーバーを接続できるため、超大規模コンピューティング環境に非常に適しています。

ただし、InfiniBandを導入するには、専用のInfiniBandネットワークカード、スイッチ、その他の高価な機器を購入する必要があります。

RoCEv2の概要と原理

RoCEv2は、イーサネットネットワーク上でリモートダイレクトメモリアクセスを可能にするイーサネットベースのRDMAプロトコルです。ただし、InfiniBandとは異なり、既存のインフラストラクチャに基づいて高性能なRDMA通信を提供できます。集中管理にサブネットマネージャーを利用するInfiniBandとは異なり、RoCEv2ネットワークは完全に分散型ネットワークとして動作し、通常は2層アーキテクチャを使用します。QSFPTEKの RoCEスイッチ RoCEv1 と RoCEv2 の両方をサポートし、ネットワーク内のすべてのデバイスと互換性があります。

RoCEv2技術ソリューションの特長

RoCEv2は、InfiniBandと比較して高い汎用性と低コストを特徴としています。追加のハードウェアやネットワーク機器の変更を必要とせず、高性能RDMAネットワークと従来のEthernetネットワークで共有できます。ただし、スイッチ上でheadroom、PFC、ECNなどのパラメータを設定する必要があり、やや複雑です。大規模な展開、特に多数のネットワークカードを使用する場合、そのネットワークスループット性能はInfiniBandネットワークと比較してやや低下します。

InfiniBand 対 RoCEv2

帯域幅とレイテンシー: RoCEv2と比較して、InfiniBandは帯域幅が広く、レイテンシーが低いため、ネットワーク性能に対する要件が極めて高いアプリケーションシナリオに適しています。RoCEv2はわずかに劣るものの、ほとんどのハイパフォーマンスコンピューティングのニーズを十分に満たすことができます。

互換性とコスト: InfiniBandハードウェアは一般的に高価です。InfiniBandネットワークを構築するには、InfiniBandハードウェアを使用する必要があるため、コストが高くなります。RoCEv2は既存のEthernetハードウェアと互換性があります。RoCEv2をサポートするデバイスを追加するだけでよいため、導入および保守コストを削減できます。InfiniBandハードウェアは1社のメーカーのみが製造していますが、RoCEv2ハードウェアは複数のメーカーによってサポートされています。

スケール: InfiniBandは数万台のサーバーをサポートし、より大規模なコンピューティング環境に適しています。RoCEv2は中小規模のデータセンターやクラスターに適しています。

構成の複雑さ: RoCEv2の設定は比較的複雑であり、その性能と信頼性を確保するには、スイッチをきめ細かく設定する必要があります。InfiniBandの設定は比較的シンプルで、管理も容易です。

結論

InfiniBandとRoCEv2にはそれぞれ利点があり、用途に応じて選択する必要があります。InfiniBandは、数万台のサーバーを備えた超大規模データセンターに適しています。低遅延かつ高帯域幅で、導入時の設定も容易ですが、コストは高くなります。RoCEv2は、数千台のサーバーを備えた中小規模のデータセンターに適しています。コストは低いものの、設定はより複雑です。