Apakah InfiniBand dan Bagaimanakah Ia Berfungsi?

InfiniBand ialah seni bina rangkaian berprestasi tinggi. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ia telah menarik lebih banyak perhatian disebabkan oleh peningkatan besar dalam model HPC yang diwakili oleh ChatGPT. Hal ini kerana model HPC ini berasaskan InfiniBand yang dibangunkan oleh NVIDIA. Ia digunakan terutamanya untuk penghantaran data berkelajuan tinggi antara sistem dan menyokong pelbagai mod komunikasi. Seterusnya, saya akan membawa anda mempelajari dengan lebih terperinci tentang InfiniBand dan cara ia berfungsi.

InfiniBand: Penjelasan Terperinci

InfiniBand ialah teknologi interconnect berkelajuan tinggi dan kependaman rendah yang digunakan terutamanya dalam pusat data dan persekitaran pengkomputeran berprestasi tinggi. Ia boleh menyediakan seni bina rangkaian berprestasi tinggi untuk kawasan perkhidmatan dan kemudahan storan dalam kluster atau pusat data, serta sumber rangkaian lain. Peranti InfiniBand biasanya merangkumi Modul optik InfiniBand, suis InfiniBand, dsb.

Bagaimanakah InfiniBand Berfungsi

InfiniBand secara umumnya menggunakan seni bina dua lapisan yang memisahkan lapisan rangkaian daripada lapisan fizikal dan lapisan pautan data. Setiap lapisan bertanggungjawab terhadap fungsi yang berbeza. Lapisan fizikal menyediakan sambungan titik ke titik secara langsung antara peranti melalui pautan bersiri lebar jalur tinggi, manakala lapisan pautan data mengendalikan penghantaran dan penerimaan paket antara peranti. Lapisan rangkaian bertanggungjawab menyediakan ciri-ciri utama InfiniBand, seperti QoS, pemayaan dan RDMA. Penyelarasan antara lapisan menjadikan InfiniBand alat yang berkuasa untuk menyokong kerja HPC yang memerlukan kependaman rendah dan lebar jalur tinggi.

InfiniBand: Penjelasan Prinsip Operasi

Selepas memahami apa itu InfiniBand, saya akan memperkenalkan prinsip kerjanya kepada anda

RDMA: Fungsi Asas InfiniBand

Fungsi asas yang penting dalam seni bina InfiniBand ialah RDMA, yang membolehkan data dihantar terus dalam ruang memori aplikasi tanpa melalui CPU. Hal ini bukan sahaja dapat mengurangkan kependaman, malah turut meningkatkan kecekapan operasi sistem dengan berkesan. RDMA juga merupakan salah satu fungsi asas bagi banyak suis pusat data.

Rangkaian dan Seni Bina InfiniBand

InfiniBand menggunakan seni bina fabrik pensuisan untuk menghubungkan berbilang nod melalui suis. Di bawah seni bina sedemikian, komunikasi lebar jalur tinggi dan kependaman rendah boleh disediakan antara nod, yang amat sesuai untuk persekitaran aplikasi seperti HPC. Komponen struktur berasaskan saluran ini boleh dibahagikan kepada empat kategori berikut:

HCA(Penyesuai Saluran Hos): Ia ialah penyesuai saluran hos yang berfungsi sebagai antara muka antara hos dan rangkaian InfiniBand, dengan menukar bas data dalaman hos kepada format data InfiniBand.

TCA(Penyesuai Saluran Sasaran): Ia digunakan untuk operasi peranti sasaran dalam rangkaian InfiniBand. Fungsi utamanya adalah untuk mengurus penerimaan dan pemprosesan data pada peranti sasaran.

Pautan InfiniBand: Ia merujuk kepada sambungan fizikal dan logikal antara dua nod dalam rangkaian InfiniBand, yang menyediakan saluran untuk penghantaran data dan menyokong pertukaran data berkelajuan tinggi. Ia biasanya menggunakan media seperti gentian optik, kabel, atau malah pautan terbina dalam peranti untuk mewujudkan sambungan tersebut.

Suis dan penghala InfiniBand: Peranti ini memainkan peranan penting dalam rangkaian dalam infrastruktur InfiniBand. Peranti ini mengurus penghalaan paket data antara peranti berbeza yang disambungkan kepada rangkaian untuk membolehkan komunikasi dan pertukaran data yang lancar.

Faedah InfiniBand

Jalur lebar tinggi dan kependaman rendah: InfiniBand boleh menyediakan lebar jalur sehingga 200Gbps atau lebih tinggi. Pertukaran data berkelajuan tinggi ini amat penting untuk aplikasi dan beban kerja yang memerlukan daya pemprosesan yang besar, seperti HPC dan pemprosesan data raya. InfiniBand juga menyokong penghantaran data secara langsung antara ruang memori melalui RDMA dan seni bina fabrik pensuisan, dengan mengekalkan kependaman pada tahap mikrosaat, yang amat penting untuk HFT dan industri kewangan.

Kebolehskalaan fleksibel: InfiniBand juga agak boleh skala, dan seni bina boleh skalanya dapat memenuhi keperluan pusat data yang berubah-ubah. Ia menyesuaikan diri dengan keperluan perniagaan yang semakin meningkat dengan menaik taraf kapasiti rangkaian secara lancar dan menyokong peruntukan sumber dinamik. Seni binanya boleh menyokong kesalinghubungan beribu-ribu nod untuk memenuhi keperluan pengkomputeran pada skala yang berbeza.

Penggunaan kuasa rendah: InfiniBand memberikan prestasi yang lebih tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Oleh sebab ia menggunakan RDMA, penghantaran data tidak perlu diproses oleh CPU, sebaliknya dipindahkan secara langsung daripada memori satu nod ke nod yang lain, sekali gus mengurangkan beban CPU dan penggunaan kuasa keseluruhan. Selain itu, peranti InfiniBand mempunyai pemecut perkakasan khusus yang boleh dioptimumkan untuk memproses dan menghantar data dengan lebih cekap, sekali gus mengurangkan penggunaan kuasa.

Kebolehpercayaan tinggi: InfiniBand juga menyokong redundansi berbilang laluan dan mekanisme pemulihan kerosakan pantas untuk memastikan kebolehpercayaan dan ketersediaan penghantaran data.

Aplikasi InfiniBand

InfiniBand memainkan peranan yang amat penting dalam pelbagai industri pada masa kini. Keupayaan penghantaran data berkelajuan tingginya telah menjadi penyelesaian utama bagi banyak industri.

Aplikasi InfiniBand dalam Kecerdasan Buatan

Semasa melatih model kecerdasan buatan, sejumlah besar set data perlu diproses setiap hari. InfiniBand boleh menyediakan sambungan rangkaian lebar jalur tinggi dan latensi rendah untuk mempercepatkan latihan model. Melalui RDMA, ia juga boleh berkomunikasi antara nod dengan latensi yang amat rendah, sekali gus meningkatkan kecekapan latihan.

InfiniBand dalam Beban Kerja HPC

InfiniBand juga memainkan peranan penting dalam beban kerja HPC. Ia boleh menyediakan lebar jalur yang tinggi dan kependaman yang rendah, serta memproses sejumlah besar data pada masa yang sama, sekali gus meningkatkan prestasi keseluruhan rangkaian. Ia juga sesuai untuk kerja yang sangat canggih, seperti dalam industri kewangan, diagnosis perubatan, dsb.

Untuk Rangkaian Storan

InfiniBand boleh digunakan dalam rangkaian storan untuk menyambungkan tatasusunan storan dan peranti rangkaian bagi mengakses dan menghantar data dengan cekap. Ia menyokong RDMA, yang boleh mengurangkan kependaman akses storan dan meningkatkan prestasi sistem storan.

Transceiver InfiniBnad daripada QSFPTEK

Kesimpulan

InfiniBand mencapai matlamat yang diharapkan melalui seni bina unik dalam menghadapi keperluan lebar jalur rangkaian yang semakin meningkat dan kependaman rendah. Ia bukan sahaja menyelesaikan keperluan rangkaian pengkomputeran berprestasi tinggi (HPC) dan pusat data, tetapi juga memberikan bantuan yang baik untuk latihan model kecerdasan buatan seperti ChatGPT. Dalam masyarakat yang sains dan teknologi semakin maju dari hari ke hari, ia sudah pasti akan mempunyai lebih banyak senario aplikasi pada masa hadapan. Jika anda mempunyai sebarang soalan tentang InfiniBand, sila hubungi jurutera CCIE/HCIE QSFPTEK di [email protected].