InfiniBand의 주요 장점

무선 광대역 기술, 즉 IB는 높은 처리량과 낮은 지연 시간으로 알려진 고성능 컴퓨팅 네트워크 통신 표준입니다. 네트워크 기술의 발전에 따라 대역폭과 낮은 지연 시간에 대한 수요가 증가하고 있으며, InfiniBand에 대한 수요도 커지고 있습니다. 이 글에서는 InfiniBand 네트워크의 장점을 자세히 이해할 수 있도록 설명합니다.

InfiniBand란 무엇인가요

글을 시작하기 전에 먼저 InfiniBand가 무엇인지 간략하게 소개할 필요가 있습니다. InfiniBand는 고속, 고대역폭, 저지연 네트워크 통신 프로토콜이자 인터페이스 표준입니다. 원래 컴퓨팅 클러스터와 스토리지 시스템, 특히 고성능 컴퓨팅 환경을 연결하도록 설계되었습니다. InfiniBand는 일반적으로 AI 모델 학습, 자율 주행 등과 같이 대량의 데이터 전송과 낮은 지연 시간이 필요한 애플리케이션 시나리오에 적합합니다.

InfiniBand의 이점

InfiniBand가 오늘날의 네트워크에서 왜 그렇게 인기가 있을까요? 다음 내용을 읽고 나면 마음속에 답을 얻으실 수 있을 것입니다.

InfiniBand는 간소화된 네트워크 관리를 지원합니다

InfiniBand는 원래 SDN용으로 개발되었으며, 로컬 서브넷의 지속적인 운영을 구성하고 보장할 수 있는 서브넷 관리자가 관리하는 네트워크 아키텍처입니다. 모든 채널 어댑터와 스위치는 서브넷 관리자와 통신하기 위해 서브넷 관리 에이전트(SMA)를 구현해야 합니다. 각 서브넷에는 링크가 연결되거나 연결 해제될 때 초기화 및 재구성을 수행하기 위해 최소 하나의 서브넷 관리자가 필요합니다. 서브넷 관리자는 중재 프로세스를 통해 기본 관리자로 선택되며, 다른 서브넷 관리자들은 대기 상태에 있습니다. 기본 관리자가 실패하면 대기 관리자가 인계하여 네트워크의 지속적인 운영을 보장합니다.

CPU 오프로드

CPU 오프로드는 컴퓨팅을 가속화하는 중요한 수단입니다. InfiniBand 네트워크는 다음과 같이 데이터 전송에 최소한의 CPU 리소스를 사용할 수 있습니다.

하드웨어가 전체 전송 계층 프로토콜 스택을 오프로드합니다.

제로 카피를 위해 커널을 우회합니다.

CPU를 사용하지 않고 RDMA를 통해 한 서버의 메모리에서 다른 서버의 메모리로 데이터를 직접 기록합니다.

높은 대역폭

네트워크 기술의 발전으로 InfiniBand의 대역폭은 점점 더 높아지고 있습니다. 이는 주로 InfiniBand가 고성능 컴퓨팅에서 서버 연결에 사용되어 대역폭 요구 사항이 더 높고 엄격해지기 때문입니다. InfiniBand 기술 개발 초기의 10Gbps부터 현재의 800Gbps까지, InfiniBand 대역폭은 큰 발전을 이루었습니다.

QSFPTEK는 고객에게 제공합니다 InfiniBand 모듈, DAC 및 AOC를 다양한 속도로 제공합니다. 아래 표를 확인하여 당사의 InfiniBand 제품에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다:

낮은 지연 시간

일반적으로 이더넷 스위치는 MAC 테이블 조회 주소 지정 및 저장 후 전달 방식을 사용하므로 처리 시간이 오래 걸립니다. InfiniBand 스위치는 16비트 LID를 기반으로 전달 경로만 확인하면 되며 Cut-Through 기술을 사용하여 전달 시간을 100ns 미만으로 단축합니다. 네트워크 카드 수준에서는 RDMA 기술을 사용하여 데이터 패킷 캡슐화 및 역캡슐화 지연 시간을 크게 단축할 수도 있습니다.

확장성과 유연성

InfiniBand 네트워크의 주요 장점은 단일 서브넷에 최대 48,000개의 노드를 배포할 수 있다는 점이며, 그 확장성과 유연성은 자명합니다. 또한 IB 네트워크는 ARP나 기타 브로드캐스트 메커니즘에 의존하지 않아 브로드캐스트 스톰이나 기타 대역폭 낭비를 방지할 수 있습니다. 여러 InfiniBand 서브넷은 라우터와 스위치를 통해 상호 연결할 수도 있습니다. 다음은 InfiniBand에서 지원하는 네트워크 토폴로지입니다:

QoS를 지원하는 InfiniBand 아키텍처

QoS는 네트워크 트래픽을 관리하고 최적화하기 위한 일련의 기술과 메커니즘입니다. 일반적으로 네트워크에서 핵심 애플리케이션 및 서비스의 우선순위를 보장하고 성능과 안정성을 향상시키는 데 사용됩니다.

첫째, InfiniBand는 QoS를 구현하기 위해 가상 채널을 사용합니다. 가상 채널은 물리적 링크를 공유하는 독립적인 논리 통신 링크입니다. 각 물리적 링크는 최대 15개의 표준 가상 채널과 하나의 관리 채널을 지원할 수 있습니다.

둘째, InfiniBand는 서비스 수준 마킹을 사용하여 패킷 헤더의 SL 필드를 표시하며, 이를 0에서 15까지로 나누고 각 수준은 서로 다른 우선순위에 해당합니다.

InfiniBand는 또한 DiffServ와 유사한 QoS 기능을 구현하기 위해 IETF RFC 2474 및 2475에서 정의한 차별화 서비스 아키텍처를 지원합니다.

마지막으로, InfiniBand는 경로 레코드 또는 다중 경로 레코드 쿼리에 응답하여 각 통신 흐름의 매개변수를 제어할 수 있습니다. 관리자는 우선순위가 높은 트래픽이 최적의 경로를 통해 전송되도록 경로를 최적화할 수 있습니다. QSFPTEK offers 데이터 센터 스위치 QoS 기능을 지원하는.

네트워크 안정성 및 복원력

InfiniBand 네트워크에는 InfiniBand 스위치를 기반으로 하는 Self-Healing Networking 메커니즘이 있습니다. 장기 운영 중 네트워크 장애가 발생하면 이 메커니즘은 링크 복구 시간을 1밀리초로 줄일 수 있습니다.

로드 밸런싱

InfiniBand는 멀티패스 라우팅을 지원하여 데이터 패킷이 네트워크에서 여러 경로를 선택할 수 있도록 합니다. 이 기능을 통해 네트워크는 실시간 트래픽을 기반으로 경로를 선택하고 데이터 전송 경로를 조정하여 부하 분산을 달성할 수 있습니다. 멀티패스 라우팅은 단일 경로의 혼잡을 효과적으로 방지하고 네트워크 효율성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

SHARP 지원

InfiniBand는 HPC 시스템용 프로토콜인 SHARP 프로토콜을 지원합니다. 이는 네트워크 계층에서 데이터 집계 및 축소 작업을 구현하고, 데이터 전송량과 지연 시간을 줄여 네트워크 효율성과 성능을 향상시킵니다. 집단 통신을 최적화하고 노드 간 반복적인 데이터 전송을 방지할 수 있습니다. 빅데이터 컴퓨팅과 인공지능에서 중요한 역할을 합니다.

결론

결론적으로, InfiniBand 기술의 탄생은 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 애플리케이션에 중요한 변화를 가져왔습니다. 이는 높은 대역폭과 낮은 지연 시간을 제공할 뿐만 아니라 상당한 확장성과 유연성도 갖추고 있습니다. 그리고 기술의 발전과 함께 제공할 수 있는 대역폭도 증가하고 있습니다. InfiniBand 네트워크를 배포하면 성능을 크게 향상시키고 이후 확장에 대한 우려를 해결할 수 있습니다. InfiniBand에 대해 궁금한 점이 있으시면 언제든지 QSFPTEK의 CCIE/HCIE 엔지니어에게 문의해 주십시오: [email protected].