As principais vantagens do InfiniBand

A tecnologia de banda larga sem fio, ou IB, é um padrão de comunicação de rede de computação de alto desempenho conhecido por sua alta taxa de transferência e baixa latência. Com o desenvolvimento da tecnologia de rede, a demanda por largura de banda e baixa latência está aumentando, e a demanda por InfiniBand também está crescendo. Este artigo oferecerá uma compreensão detalhada das vantagens da rede InfiniBand.

O que é InfiniBand

Antes de iniciar o artigo, primeiro precisamos apresentar brevemente o que é InfiniBand. É um protocolo de comunicação de rede e padrão de interface de alta velocidade, alta largura de banda e baixa latência. Ele foi originalmente projetado para conectar clusters de computação e sistemas de armazenamento, especialmente ambientes de computação de alto desempenho. O InfiniBand geralmente é adequado para cenários de aplicação que exigem grandes volumes de transmissão de dados e baixa latência, como treinamento de modelos de IA, direção autônoma, etc.

Benefícios do InfiniBand

Por que InfiniBand é tão popular nas redes atuais? Acredito que você terá a resposta em mente depois de ler o conteúdo a seguir.

InfiniBand oferece suporte ao gerenciamento de rede simplificado

InfiniBand foi originalmente desenvolvido para SDN e é uma arquitetura de rede gerenciada por um gerenciador de sub-rede, que pode configurar e garantir a operação contínua da sub-rede local. Todos os adaptadores de canal e switches devem implementar um agente de gerenciamento de sub-rede (SMA) para se comunicar com o gerenciador de sub-rede. Cada sub-rede requer pelo menos um gerenciador de sub-rede para realizar a inicialização e a reconfiguração quando o link é conectado ou desconectado. Um gerenciador de sub-rede é selecionado como gerenciador primário por meio de um processo de arbitragem, e os outros gerenciadores de sub-rede ficam em estado de espera. Se o gerenciador primário falhar, o gerenciador em espera assumirá para garantir a operação contínua da rede.

Descarga de CPU

O descarregamento da CPU é um meio importante de acelerar a computação. Redes InfiniBand podem usar o mínimo de recursos da CPU para transmissão de dados, da seguinte forma:

O hardware descarrega toda a pilha de protocolos da camada de transporte.

Contornando o kernel para zero-copy.

Grave dados diretamente da memória de um servidor para a memória de outro servidor por meio de RDMA, sem usar a CPU.

Alta largura de banda

Com o desenvolvimento da tecnologia de rede, a largura de banda do InfiniBand está ficando cada vez maior. Isso ocorre principalmente porque o InfiniBand é usado para conexões de servidores em computação de alto desempenho, o que torna seus requisitos de largura de banda maiores e mais rigorosos. Desde 10Gbps, no início do desenvolvimento da tecnologia InfiniBand, até os atuais 800Gbps, a largura de banda do InfiniBand fez grandes avanços.

A QSFPTEK fornece a você módulos InfiniBand, DAC e AOC em diferentes taxas. Você pode consultar a tabela abaixo para saber mais sobre nossos produtos InfiniBand:

Baixa latência

Geralmente, switches Ethernet usam endereçamento por consulta à tabela MAC e store-and-forward, o que exige um longo tempo de processamento. Switches InfiniBand só precisam verificar o caminho de encaminhamento com base no LID de 16 bits e usar a tecnologia Cut-Through para reduzir o tempo de encaminhamento para menos de 100 ns. No nível da placa de rede, a tecnologia RDMA também pode ser usada para acelerar significativamente a latência do encapsulamento e desencapsulamento de pacotes de dados.

Escalabilidade e flexibilidade

Uma grande vantagem da rede InfiniBand é que uma única sub-rede pode implantar até 48.000 nós, e sua escalabilidade e flexibilidade são evidentes. Além disso, a rede IB não depende de ARP ou de outros mecanismos de transmissão, o que pode evitar tempestades de broadcast ou outros desperdícios de largura de banda. Várias sub-redes InfiniBand também podem ser interconectadas por meio de roteadores e switches. A seguir estão as topologias de rede suportadas pelo InfiniBand:

Suporte de QoS da arquitetura InfiniBand

QoS é um conjunto de tecnologias e mecanismos para gerenciar e otimizar o tráfego de rede. Geralmente é usado para garantir a prioridade de aplicações e serviços essenciais na rede e aprimorar seu desempenho e confiabilidade.

Primeiro, o InfiniBand usa canais virtuais para implementar QoS. Canais virtuais são links de comunicação lógica independentes que compartilham um link físico. Cada link físico pode suportar até 15 canais virtuais padrão e um canal de gerenciamento.

Em segundo lugar, o InfiniBand usa marcação de nível de serviço para marcar o campo SL no cabeçalho do pacote, dividindo-o de 0 a 15, e cada nível corresponde a uma prioridade diferente.

O InfiniBand também oferece suporte à arquitetura de serviços diferenciados definida pelas RFCs 2474 e 2475 da IETF para implementar funções de QoS semelhantes ao DiffServ.

Por fim, o InfiniBand pode controlar os parâmetros de cada fluxo de comunicação respondendo a registros de caminho ou consultas de registros de múltiplos caminhos. Os administradores podem otimizar seus caminhos para garantir que o tráfego de alta prioridade seja transmitido pelo melhor caminho. A QSFPTEK oferece switches de data center que oferecem suporte a funções de QoS.

Estabilidade e resiliência da rede

As redes InfiniBand têm um mecanismo de rede auto-recuperável baseado em switches InfiniBand. Quando ocorre uma falha de rede durante a operação de longo prazo, esse mecanismo pode reduzir o tempo de recuperação do link para 1 milissegundo.

Balanceamento de Carga

O InfiniBand oferece suporte a roteamento multipercurso, o que permite que pacotes de dados escolham múltiplos caminhos na rede. Esse recurso permite que a rede selecione caminhos com base no tráfego em tempo real e ajuste os caminhos de transmissão de dados para obter balanceamento de carga. O roteamento multipercurso pode evitar efetivamente o congestionamento em um único caminho e melhorar a eficiência e a confiabilidade da rede.

Suporte SHARP

InfiniBand oferece suporte ao protocolo SHARP, que é um protocolo para sistemas HPC. Ele implementa operações de agregação e redução de dados na camada de rede, reduz o volume e a latência da transmissão de dados e, assim, melhora a eficiência e o desempenho da rede. Ele pode otimizar as comunicações coletivas e evitar a transmissão repetida de dados entre nós. Ele desempenha um papel importante na computação de big data e na inteligência artificial.

Conclusão

Em conclusão, o surgimento da tecnologia InfiniBand trouxe uma mudança crucial para data centers e aplicações de computação de alto desempenho. Ela não apenas fornece alta largura de banda e baixa latência, mas também oferece escalabilidade e flexibilidade consideráveis. E, com o desenvolvimento da tecnologia, a largura de banda que ela pode fornecer também está aumentando. Implantar uma rede InfiniBand pode melhorar significativamente o desempenho e resolver as preocupações com expansões futuras. Se você tiver alguma dúvida sobre InfiniBand, sinta-se à vontade para entrar em contato com os engenheiros CCIE/HCIE da QSFPTEK em [email protected].