Apakah Perbezaan Antara InfiniBand lwn. Ethernet?

Dalam dunia kesalinghubungan, InfiniBand dan Ethernet masing-masing mempunyai ciri tersendiri, menjadikannya sukar untuk menentukan yang mana lebih baik. Kedua-duanya telah berkembang dalam senario aplikasi yang berbeza, menjadikan kedua-duanya teknologi yang amat diperlukan untuk rangkaian.

InfiniBand dan Ethernet: Apakah Perbezaannya?

Rangkaian InfiniBand

InfiniBand dan Ethernet sangat berbeza dari segi reka bentuk: InfiniBand menyerlah dalam kelompok superkomputer dengan kebolehpercayaan tinggi, kependaman rendah dan lebar jalur tinggi, menjadikannya teknologi sambungan pilihan bagi kebanyakan pelayan, terutamanya pelayan GPU. Dengan kadar data 10 Gbit/s, InfiniBand membolehkan setiap saluran menghantar isyarat kadar data tunggal (SDR) pada kadar asas 2.5 Gbit/s. Saluran tunggal boleh dikembangkan kepada 5 Gbit/s dan 10 Gbit/s, menghasilkan kadar data sehingga 40 Gbit/s dengan kabel 4X dan 120 Gbit/s dengan kabel 12X, serta isyarat kadar data 2x (DDR) dan 4x (QDR) InfiniBand boleh disokong.

Ethernet

Sejak diperkenalkan pada 30 September 1980, Ethernet telah menjadi protokol komunikasi yang paling banyak digunakan dalam LAN. Tidak seperti InfiniBand, Ethernet direka dengan matlamat untuk memudahkan aliran maklumat antara berbilang sistem. Ia menggunakan terutamanya seni bina teragih dan berasaskan keserasian. Ethernet tradisional biasanya berasaskan TCP/IP untuk membina rangkaian, yang kini berkembang menjadi RoCE (RDMA over Converged Ethernet). Secara umum, Ethernet boleh digunakan untuk menyambungkan komputer dan peranti lain pada LAN, contohnya untuk mewujudkan sambungan antara komputer dan pencetak, atau pengimbas pencetak atau peranti seumpamanya ke LAN. Bukan sahaja rangkaian berwayar boleh disambungkan melalui gentian optik, malah penyambungan tanpa wayar juga boleh dilakukan melalui teknologi tanpa wayar. Jenis Ethernet utama termasuk Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Ethernet 10 Gigabit, dan Ethernet Bersuis.

Perbezaan Antara InfiniBand dan Ethernet

Dalam senario pengkomputeran berprestasi tinggi, InfiniBand pada asalnya direka bentuk untuk menyelesaikan kesesakan penghantaran data kelompok dan menyesuaikan diri dengan keperluan semasa. Oleh itu, terdapat perbezaan yang ketara antara InfiniBand dan Ethernet dari segi lebar jalur, kependaman, kebolehpercayaan rangkaian, teknologi dan senario aplikasi.

Lebar Jalur

Sejak penubuhannya, InfiniBand telah mendahului Ethernet. Sebab utamanya ialah InfiniBand kebanyakannya digunakan untuk menghubungkan pelayan dalam pengkomputeran berprestasi tinggi, manakala Ethernet lebih menumpukan pada kesalinghubungan peranti hujung dengan keperluan lebar jalur yang agak rendah. Oleh itu, piawaian Ethernet biasanya hanya mempertimbangkan cara mencapai kesalingoperasian, manakala piawaian InfiniBand lebih menyeluruh, bukan sahaja menumpukan pada kesalingoperasian, tetapi juga pada cara mengurangkan beban CPU semasa penghantaran data berkelajuan tinggi, bagi memastikan lebar jalur digunakan dengan cekap dan menggunakan sumber CPU seminimum mungkin.

Apabila trafik rangkaian melebihi 10G, penggunaan sumber akan menjadi membazir jika semua enkapsulasi dan penyahenkapsulasi paket bergantung pada pemprosesan CPU. Ia ibarat menggunakan sumber CPU yang mahal untuk mengendalikan tugas penghantaran rangkaian yang mudah, yang tidak menjimatkan kos dari perspektif pengagihan sumber.

Untuk menangani masalah ini, kadar SDR generasi pertama InfiniBand ialah 10Gbps, jadi ia meminjam idea teknologi DMA dan memintas CPU. Hal ini bukan sahaja meningkatkan lebar jalur penghantaran data, malah mengurangkan beban pada CPU dengan mencadangkan teknologi RDMA, yang menyelesaikan cabaran ini dengan sempurna. Dengan RDMA, CPU tidak perlu menggunakan sumber tambahan untuk memproses transaksi rangkaian akibat peningkatan lebar jalur yang ketara, sekali gus tidak memperlahankan pengkomputeran berprestasi tinggi secara keseluruhan. Inilah sebabnya InfiniBand berkembang pesat daripada 10Gbps SDR kepada HDR 200Gbps, 400Gbps dan malah 800Gbps XDR hari ini.

Kependaman Rangkaian

InfiniBand dan Ethernet agak berbeza dari segi kependaman. Suis Ethernet menggunakan penyimpanan dan penghantaran serta carian jadual alamat MAC, yang mengakibatkan masa pemprosesan yang agak lama. Sebaliknya, suis InfiniBand hanya memerlukan LID 16-bit untuk mencari laluan penghantaran dan menggunakan teknologi Cut-Through untuk mengurangkan kependaman penghantaran kepada kurang daripada 100ns, yang jauh lebih pantas.

Kebolehpercayaan Rangkaian

Untuk pengkomputeran berprestasi tinggi, kehilangan paket dan penghantaran semula boleh menjejaskan prestasi keseluruhan dengan serius, maka protokol rangkaian yang sangat boleh dipercayai diperlukan. InfiniBand menggunakan mekanisme kelas perkhidmatan (CoS) yang dilaksanakan dari Lapisan 1 hingga Lapisan 4, jadi ia sentiasa bersifat hierarki dan dari atas ke bawah dengan pemajuan paket tanpa kehilangan statik. Walau bagaimanapun, Ethernet tidak mempunyai mekanisme kawalan trafik berasaskan penjadualan untuk mengendalikan kesesakan rangkaian dengan cekap. Akibatnya, suis Ethernet menggunakan lebih banyak sumber cache apabila trafik tinggi dan meningkatkan kos melalui penggunaan tenaga.

Pendekatan Rangkaian

Dari perspektif rangkaian, InfiniBand agak mudah diurus. Konsep SDN disertakan dalam reka bentuknya, dan setiap pengurus subnet dalam rangkaian bertanggungjawab untuk mengkonfigurasi ID nod rangkaian serta mengira laluan pemajuan secara seragam. Sebaliknya, rangkaian Ethernet memerlukan penghantaran paket secara berkala untuk mengemas kini entri jadual MAC dan melaksanakan mekanisme VLAN, yang agak lebih kompleks.

Topologi kedua-dua rangkaian ini juga berbeza; Ethernet menyokong pelbagai topologi, termasuk star-tree dan topologi lain. Reka bentuk ini boleh disesuaikan secara fleksibel untuk mengembangkan rangkaian mengikut permintaan. InfiniBand pula biasanya menggunakan topologi khusus (Fat Tree atau Dragonfly, dll.) yang dioptimumkan untuk lebar jalur tinggi dan kependaman rendah, tetapi memerlukan lebih banyak pertimbangan reka bentuk untuk pengembangan berskala besar.

Senario Aplikasi

InfiniBand digunakan secara meluas dalam persekitaran pengkomputeran berprestasi tinggi kerana lebar jalurnya yang tinggi, kependaman yang rendah dan sokongan yang baik untuk pengkomputeran selari. Ethernet pula biasanya digunakan dalam rangkaian perusahaan, rangkaian rumah dan sebagainya, serta masih menduduki pasaran yang penting kerana kosnya yang rendah dan kelebihan penyeragaman yang meluas. Apabila permintaan terhadap kuasa pengkomputeran terus meningkat, penggunaan InfiniBand di pusat superkomputer 500 teratas dunia menjadi amat penting.

Pada masa yang sama, perlu diambil kira bahawa kedua-dua aspek keserasian rangkaian tersebut adalah berbeza. Bagi Ethernet, hampir semua peranti rangkaian menyokong sambungan Ethernet. Produk daripada vendor peralatan yang berbeza mudah digunakan untuk aplikasi rangkaian. InfiniBand pula, walaupun mempunyai kelebihan dari segi prestasi, biasanya menggunakan peralatan khusus, yang mempunyai banyak batasan dari segi keserasian dan fleksibiliti.

Pengenalan kepada Transceiver Optik InfiniBand dan Ethernet QSFPTEK

QSFPTEK boleh menyediakan Modul Optik InfiniBand NDR 400G dan Modul Optik InfiniBand NDR 800G, The 800G OSFP PAM4 Transceiver optik digunakan secara meluas di pusat data serta dalam aplikasi 800G dan 2x 400G. Dari segi modul Ethernet, transceiver optik Ethernet 1G hingga 800G boleh disediakan. Selain modul biasa, transceiver WDM dan transceiver koheren juga tersedia pada banyak kadar. Setiap peranti optik QSFPTEK diuji 100% dalam peralatan suis berjenama bagi memastikan operasi produk yang sempurna.

Kesimpulan

InfiniBand dan Ethernet masing-masing sesuai untuk senario yang berbeza. InfiniBand boleh meningkatkan kadar dengan ketara sambil mengurangkan beban CPU, menghasilkan penggunaan rangkaian yang lebih tinggi, sebab itulah ia merupakan salah satu penyelesaian utama dalam HPC. Pada masa hadapan, produk InfiniBand berkelajuan lebih tinggi berkemungkinan akan muncul. Jika keperluan kependaman antara pusat data tidak tinggi dan fleksibiliti serta kebolehskalaan lebih penting, Ethernet sememangnya merupakan pilihan yang wajar dipertimbangkan.