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As principais vantagens do InfiniBand

Autor Leslie

Data 07/24/2024

Este artigo apresenta em detalhes as vantagens do InfiniBand e os diferentes efeitos que ele traz para aplicações como data centers e computação de alto desempenho, ajudando você a compreender melhor o 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:

 

 

Produto

InfiniBand NDR 800G

400G NDR InfiniBand

100G EDR InfiniBand

InfiniBand FDR 40G

Módulos

850nm 50M

1310nm 500M

1310nm 2KM

850nm 50M

1310nm 500M

1310nm 10KM

850nm 100M

1310nm 500M

1310nm 2KM

1310nm 10KM

850nm 100M

8500nm 300M

1310nm 2KM

1310nm 10KM

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].

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#"InfiniBand
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