InfiniBand

InfiniBand — это высокоскоростной сетевой протокол и стандарт интерфейса с высокой пропускной способностью и низкой задержкой, который позволяет повысить загрузку CPU, уменьшить задержку и упростить управление проблемами центров обработки данных. InfiniBand широко используется для репликации и распределённой работы между серверами, в SAN и DAS между серверами и устройствами хранения, а также для связи LAN, WAN и Интернета между серверами и сетями.

Как работает InfiniBand

InfiniBand обычно использует двухуровневую архитектуру, которая отделяет сетевой уровень от физического уровня и уровня канала передачи данных. Каждый уровень выполняет определенные функции. Физический уровень обеспечивает прямые соединения между устройствами по принципу «точка-точка» через высокоскоростные последовательные линии связи, а уровень канала передачи данных отвечает за управление передачей и приемом пакетов между устройствами. Сетевой уровень предоставляет такие ключевые функции InfiniBand, как QoS, виртуализация и RDMA. Взаимодействие между уровнями делает InfiniBand мощным инструментом для поддержки рабочих нагрузок высокопроизводительных вычислений (HPC) с низкой задержкой и высокой пропускной способностью.

Преимущества InfiniBand

InfiniBand имеет несколько преимуществ, некоторые из которых мы рассмотрим далее.

Поддержка RDMA

InfiniBand поддерживает RDMA, то есть удалённый прямой доступ к памяти. Он обеспечивает непосредственный удалённый доступ к памяти без прохождения данных через ЦП, позволяя передавать данные в памяти. Это не только эффективно снижает задержку передачи, но и повышает эффективность использования ресурсов ЦП, особенно в средах высокопроизводительных вычислений (HPC), повышая общую эффективность системы.

Выгрузка задач на CPU

Выгрузка задач с CPU является важным средством ускорения вычислений, а сеть InfiniBand позволяет использовать минимальные ресурсы CPU для передачи данных. Они функционально совместимы. InfiniBand поддерживает функцию RDMA, которая позволяет напрямую записывать данные из памяти одного сервера в память другого сервера без передачи их на обработку через CPU. Это позволяет реализовать копирование данных с обходом ядра.

InfiniBand поддерживает QoS

Во-первых, InfiniBand реализует QoS с помощью виртуальных каналов. Виртуальный канал представляет собой независимый логический путь связи, использующий общий физический канал. Каждый физический канал может поддерживать до 15 стандартных виртуальных каналов и одного канала управления.

Во-вторых, InfiniBand использует маркировку уровня обслуживания (SL), чтобы отметить поле SL в заголовке пакета и разделить его на уровни от 0 до 15, каждый из которых соответствует отдельному приоритету.

Кроме того, InfiniBand поддерживает дифференцированную архитектуру обслуживания, определенную в IETF RFC 2474 и 2475, тем самым реализуя функции QoS, аналогичные DiffServ.

Наконец, InfiniBand также может управлять параметрами каждого потока обмена данными, реагируя на записи о маршрутах или запросы записей о многопутевых маршрутах. Администраторы могут оптимизировать эти маршруты, чтобы обеспечить передачу трафика с высоким приоритетом по оптимальному пути.

Поддержка SHARP

SHARP — это протокол для систем HPC, предназначенный для повышения эффективности обмена данными в кластерах HPC. Он реализует операции агрегации и редукции данных на сетевых устройствах вместо отправки всех данных обратно на центральный узел для обработки. Это позволяет оптимизировать коллективный обмен данными и избежать повторной передачи данных между узлами, что может значительно ускорить вычислительный процесс в приложениях, которым требуется обрабатывать большие объёмы данных и выполнять сложные коллективные операции.

Применение InfiniBand

InfiniBand играет незаменимую роль в современной промышленности, а его характеристики делают его ключевым решением для нескольких отраслей.

Среда HPC

В среде HPC InfiniBand обеспечивает высокую пропускную способность и низкую задержку, помогая быстро обрабатывать большие объемы данных, а благодаря таким протоколам, как RDMA и SHARP, он помогает быстро передавать данные и избегать их повторной передачи, повышая эффективность.

Сеть хранения данных

InfiniBand также играет очень важную роль в сетях хранения данных. Он может обходить ЦП и напрямую передавать данные в память приложения, обеспечивая эффективный доступ к данным и их передачу, а также повышая производительность системы хранения данных.

Заключение

Как важнейшая часть современных сетей, InfiniBand произвел значительные изменения в таких приложениях, как центры обработки данных и высокопроизводительные вычисления, которым необходимо одновременно обрабатывать большие объемы данных. Он не только обеспечивает низкую задержку и высокую пропускную способность для этих приложений, но также отличается очевидными масштабируемостью и гибкостью. С развитием технологий его производительность постоянно повышается, что позволяет ему соответствовать растущим требованиям бизнеса. Если у вас есть вопросы об InfiniBand, свяжитесь с нами.