Como as redes InfiniBand capacitam data centers HPC

As redes InfiniBand estão tornando os data centers de computação de alto desempenho mais poderosos. Aplicações de alto rendimento que exigem análise de dados e aprendizado de máquina estão crescendo rapidamente, e a demanda por redes de alta velocidade e baixa latência está aumentando à medida que cada vez mais áreas começam a usar essas redes. InfiniBand é uma nova tecnologia projetada para conectividade de alta velocidade e tem sido amplamente utilizada nos principais centros de computação de alto desempenho ao redor do mundo nos últimos anos. Na parte a seguir, você terá uma visão geral detalhada sobre o que é uma rede InfiniBand e sua família de produtos.

Introdução às redes InfiniBand

Você pode já ter ouvido falar de InfiniBand, mas o que exatamente é isso? É uma tecnologia de interconexão de rede de alta velocidade de padrão aberto, com alta largura de banda, baixa latência e alta confiabilidade, amplamente usada em clusters de supercomputadores. Sua principal função é conectar switches de dados, ao mesmo tempo em que fornece canais eficientes de transferência de dados dentro do data center e entre sistemas de armazenamento.

Um sistema InfiniBand completo geralmente consiste em adaptadores de canal (CAs), switches, roteadores, cabos e conectores. Entre eles, os adaptadores de canal podem ser divididos em adaptadores de canal de host (HCAs) e adaptadores de canal de destino (TCAs).

Os switches InfiniBand são semelhantes aos switches de rede comuns, mas devem atender aos requisitos de alto desempenho e baixo custo da InfiniBand. Os roteadores InfiniBand são diferentes. Eles dividem grandes redes em redes menores e as conectam com roteadores para tornar a transferência de dados mais eficiente.

HCAs são usados para conectar servidores ou dispositivos de armazenamento a uma rede InfiniBand. TCAs são adaptadores de canal especializados, normalmente usados em ambientes embarcados, como dispositivos de armazenamento, para garantir interações de dados estáveis e eficientes.

O que é um switch InfiniBand?

Switches InfiniBand (switches IB) podem ser considerados dispositivos que adicionam recursos InfiniBand ao hardware de switch de rede, semelhantes aos switches PoE, switches SDN e switches NVGRE/VXLAN. Os principais fornecedores de switches IB no mercado atualmente incluem NVIDIA (Mellanox), Intel e Oracle. O preço depende do fornecedor e da configuração específica do switch.

Switches IB estão disponíveis em diferentes contagens de portas, tipos de conectores e versões de InfiniBand. Por exemplo, os switches InfiniBand da NVIDIA vêm com portas QSFP56/OSFP HDR/NDR que variam de 8 a 64. As versões HDR e NDR dos switches suportam taxas de dados de 200Gb/s e 400Gb/s, respectivamente, e contam com tecnologias avançadas, como Remote Direct Memory Access (RDMA), Adaptive Routing e NVIDIA Scalable Split-Routing. e NVIDIA Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol (SHARP™).

Transceptores InfiniBand: um componente essencial para computação de alto desempenho

transceptores InfiniBand desempenham um papel fundamental na computação de alto desempenho. A QSFPTEK oferece transceptores 200G HDR InfiniBand, 400G NDR e transceptores 800G NDR InfiniBand, cada um com diferentes recursos para atender às necessidades de vários cenários de aplicação.

Explorando redes InfiniBand em data centers HPC

No campo da computação de alto desempenho (HPC), os data centers impõem grandes exigências à rede, e o InfiniBand, como uma arquitetura projetada especificamente para transferência de dados em alta velocidade, é capaz de atender a essa demanda. Em termos simples, o InfiniBand permite que diferentes tipos de dispositivos interajam entre si por meio de uma conexão de alta velocidade, tornando-se a escolha preferida de muitos data centers de HPC devido às suas excelentes características de largura de banda e baixa latência.

Se você não está familiarizado com InfiniBand, pense nele como a "rodovia" do data center, onde diferentes nós de computação, dispositivos de armazenamento e sistemas de análise trocam dados de forma eficiente. Dependendo da velocidade da porta, os switches InfiniBand estão disponíveis em versões como QDR, FDR, NDR e XDR, cada uma fornecendo um nível diferente de suporte de desempenho para manter as tarefas do centro de computação funcionando sem problemas.

Em ambientes de computação em grande escala, o InfiniBand também pode conectar hosts a vários periféricos, como sistemas de armazenamento, unidades de processamento gráfico (GPUs) e outros. Ele suporta pacotes 4K e fornece links seriais bidirecionais ponto a ponto combinados em conexões 4X ou 12X para oferecer até 300Gbps de taxa de transferência de dados. Essa capacidade de transmissão é uma grande vantagem para sistemas HPC que precisam lidar com grandes volumes de dados.

Nos últimos anos, com a crescente demanda por computação de alto desempenho, grandes empresas de tecnologia vêm lançando produtos baseados na tecnologia InfiniBand para promover ainda mais o desenvolvimento da indústria de HPC. A QSFPTEK oferece transceptores InfiniBand 200G QSFP56 SR4 e FR4 HDR, 400G OSFP SR4 e transceptores DR4 NDR InfiniBand, e transceptores 800G OSFP 2xFR4 NDR InfiniBand como uma das opções em data centers HPC.

Por que InfiniBand é importante para data centers de HPC?

As arquiteturas de Internet atuais são grandes e complexas, e muitas organizações dependem de computação de alto desempenho para processar grandes volumes de dados. Os data centers de HPC são adaptados para atender a essa demanda computacional. A largura de banda e a latência da rede são duas das métricas mais críticas para HPC. O InfiniBand é preferido no espaço de HPC porque fornece largura de banda extremamente alta e latência ultrabaixa, permitindo uma comunicação mais fluida entre nós de computação, sistemas de armazenamento e plataformas de análise.

Em termos simples, os data centers de HPC estão dispostos a escolher InfiniBand devido à sua capacidade de processar dados em velocidades muito altas enquanto mantém baixa latência, evitando que tarefas computacionais sejam prejudicadas por gargalos de rede. Esse recurso se torna especialmente importante à medida que a escala da computação continua a crescer.

No futuro, à medida que a demanda por computação de alto desempenho em áreas como inteligência artificial, análise de big data e computação em nuvem aumentar ainda mais, o InfiniBand continuará sendo uma parte essencial dos data centers.

Os benefícios únicos das redes InfiniBand em data centers de computação de alto desempenho

Atualmente, com todas as novas tecnologias em transmissão de dados, internet e apresentação visual, é crucial aumentar a capacidade computacional, expandir o armazenamento e oferecer suporte a uma rede mais eficiente. Nesses aspectos, a rede InfiniBand otimiza a arquitetura de rede dos data centers de computação de alto desempenho (HPC) por meio de suas características de alta largura de banda e baixa latência, tornando a utilização dos recursos computacionais mais eficiente.

Eficiência de rede aprimorada

As redes InfiniBand (IB) permitem que as tarefas de processamento de protocolo e transferência de dados sejam transferidas da CPU para o hardware de rede, liberando recursos da CPU para se concentrar em tarefas de computação de alta carga, como simulações de ultra-alta resolução, análise de dados em grande escala e computação paralela. O InfiniBand oferece taxas de transferência mais altas do que a Ethernet tradicional de 10Gbps, até 168Gbps (12xFDR) na versão mais recente, bem à frente das conexões Ethernet de 10Gbps e 100Gbps. Para setores que dependem de computação de alta velocidade, como Web 2.0, computação em nuvem, processamento de big data, modelagem financeira, data centers virtualizados e aplicações de armazenamento, o InfiniBand proporciona melhorias de desempenho que não apenas reduzem os tempos de execução das tarefas, mas também reduzem os custos de operação e manutenção.

Suporte a maior largura de banda

Embora a Ethernet tenha dominado na era 100G, o InfiniBand continua a evoluir com a introdução de switches de taxa 100G/200G para atender aos altos requisitos de largura de banda das arquiteturas de computação HPC. Devido à sua alta velocidade e baixa latência, os switches InfiniBand são ideais para data centers HPC, permitindo que os servidores funcionem com eficiência e melhorando significativamente o desempenho geral das aplicações.

Escalabilidade superior

As redes InfiniBand podem suportar até 48.000 nós em uma única sub-rede e, como não usam mecanismos tradicionais de broadcast, como ARP, não há tempestades de broadcast nem outros erros que possam desperdiçar largura de banda adicional da rede. Além disso, diferentes sub-redes IB podem ser interconectadas com eficiência por meio de switches para uma expansão de rede mais flexível.

Conclusão

Com sua excelente arquitetura técnica, a rede InfiniBand demonstrou alto valor de aplicação em data centers HPC. Ela simplifica a arquitetura de rede, reduz a latência das camadas de rede multinível e oferece um caminho de atualização de largura de banda mais suave para os nós de computação centrais. Com o desenvolvimento da tecnologia, os cenários de aplicação da rede InfiniBand continuarão a se expandir e gradualmente se tornarão uma pedra angular importante do campo HPC.