Основные преимущества InfiniBand

Технология беспроводной широкополосной связи, или IB, представляет собой высокопроизводительный стандарт сетевой коммуникации для высокопроизводительных вычислений, известный высокой пропускной способностью и низкой задержкой. С развитием сетевых технологий растет потребность в пропускной способности и низкой задержке, поэтому увеличивается и спрос на InfiniBand. В этой статье подробно рассматриваются преимущества сети InfiniBand.

Что такое InfiniBand

Прежде чем начать статью, необходимо кратко рассказать, что такое InfiniBand. Это высокоскоростной сетевой протокол и стандарт интерфейса связи с высокой пропускной способностью и низкой задержкой. Изначально он был разработан для соединения вычислительных кластеров и систем хранения данных, особенно в средах высокопроизводительных вычислений. InfiniBand обычно подходит для сценариев применения, требующих передачи больших объемов данных и низкой задержки, таких как обучение моделей ИИ, автономное вождение и т. д.

Преимущества InfiniBand

Почему InfiniBand так популярен в современных сетях? Думаю, после прочтения следующего материала вы найдете ответ.

InfiniBand поддерживает упрощенное управление сетью

InfiniBand изначально разрабатывался для SDN и представляет собой сетевую архитектуру, управляемую менеджером подсети, который может настраивать локальную подсеть и обеспечивать ее непрерывную работу. Все канальные адаптеры и коммутаторы должны реализовывать агент управления подсетью (SMA) для обмена данными с менеджером подсети. Для инициализации и реконфигурации при подключении или отключении канала каждой подсети требуется как минимум один менеджер подсети. В процессе арбитража один менеджер подсети выбирается в качестве основного, а остальные менеджеры подсети переходят в режим ожидания. Если основной менеджер выходит из строя, резервный менеджер берет управление на себя, обеспечивая непрерывную работу сети.

Выгрузка обработки на ЦП

Выгрузка задач на CPU является важным средством ускорения вычислений. Сети InfiniBand могут использовать минимальные ресурсы CPU для передачи данных следующим образом:

Аппаратное обеспечение разгружает весь стек протоколов транспортного уровня.

Обход ядра для достижения нулевого копирования.

Записывайте данные непосредственно из памяти одного сервера в память другого сервера через RDMA без использования CPU.

Высокая пропускная способность

С развитием сетевых технологий пропускная способность InfiniBand постоянно увеличивается. Главным образом это связано с тем, что InfiniBand используется для подключения серверов в высокопроизводительных вычислительных системах, поэтому требования к его пропускной способности становятся более высокими и строгими. С 10Gbps на начальном этапе развития технологии InfiniBand до нынешних 800Gbps пропускная способность InfiniBand значительно выросла.

QSFPTEK предоставляет вам модули InfiniBand, DAC и AOC с разными скоростями. Подробнее о наших продуктах InfiniBand можно узнать в таблице ниже:

Низкая задержка

Как правило, коммутаторы Ethernet используют адресацию с поиском в таблице MAC-адресов и коммутацию с промежуточным хранением, что требует длительного времени обработки. Коммутаторам InfiniBand необходимо лишь проверить путь пересылки на основе 16-битного LID, а технология Cut-Through сокращает время пересылки до менее чем 100 нс. На уровне сетевой карты технологию RDMA также можно использовать для значительного уменьшения задержки инкапсуляции и декапсуляции пакетов данных.

Масштабируемость и гибкость

Одним из основных преимуществ сети InfiniBand является то, что в одной подсети можно развернуть до 48 000 узлов, а ее масштабируемость и гибкость очевидны. Кроме того, сеть IB не зависит от ARP или других механизмов широковещательной рассылки, что позволяет избежать широковещательных штормов и других потерь пропускной способности. Несколько подсетей InfiniBand также можно объединить с помощью маршрутизаторов и коммутаторов. Ниже перечислены топологии сетей, поддерживаемые InfiniBand:

Поддержка QoS архитектурой InfiniBand

QoS — это набор технологий и механизмов для управления и оптимизации сетевого трафика. Обычно он используется для обеспечения приоритета ключевых приложений и сервисов в сети, а также повышения их производительности и надежности.

Во-первых, InfiniBand использует виртуальные каналы для реализации QoS. Виртуальные каналы — это независимые логические каналы связи, использующие общий физический канал. Каждый физический канал может поддерживать до 15 стандартных виртуальных каналов и одного канала управления.

Во-вторых, InfiniBand использует маркировку уровня обслуживания для обозначения поля SL в заголовке пакета, разделяя его значения от 0 до 15, причем каждому уровню соответствует свой приоритет.

InfiniBand также поддерживает архитектуру дифференцированного обслуживания, определенную в IETF RFC 2474 и 2475, для реализации функций QoS, аналогичных DiffServ.

Наконец, InfiniBand может управлять параметрами каждого потока связи, реагируя на записи о маршрутах или запросы записей о многопутевых маршрутах. Администраторы могут оптимизировать маршруты, чтобы обеспечить передачу трафика с высоким приоритетом по наилучшему пути. QSFPTEK предлагает коммутаторы центров обработки данных которые поддерживают функции QoS.

Стабильность и отказоустойчивость сети

Сети InfiniBand имеют механизм самовосстановления сети на основе коммутаторов InfiniBand. При возникновении сбоя сети во время длительной эксплуатации этот механизм может сократить время восстановления соединения до 1 миллисекунды.

Балансировка нагрузки

InfiniBand поддерживает многопутевую маршрутизацию, которая позволяет пакетам данных выбирать несколько путей в сети. Эта функция позволяет сети выбирать пути на основе трафика в реальном времени и корректировать пути передачи данных для обеспечения балансировки нагрузки. Многопутевая маршрутизация эффективно предотвращает перегрузку на одном пути и повышает эффективность и надежность сети.

Поддержка SHARP

InfiniBand поддерживает протокол SHARP, предназначенный для систем HPC. Он реализует операции агрегирования и сокращения данных на сетевом уровне, уменьшает объем передаваемых данных и задержку, тем самым повышая эффективность и производительность сети. Он оптимизирует коллективные коммуникации и предотвращает повторную передачу данных между узлами. Он играет важную роль в обработке больших данных и искусственном интеллекте.

Заключение

В заключение следует отметить, что появление технологии InfiniBand привнесло важные изменения в центры обработки данных и приложения высокопроизводительных вычислений. Она не только обеспечивает высокую пропускную способность и низкую задержку, но также обладает значительными возможностями масштабирования и гибкостью. С развитием технологий пропускная способность, которую она может обеспечивать, также увеличивается. Развертывание сети InfiniBand позволяет значительно повысить производительность и устранить опасения по поводу последующего расширения. Если у вас есть вопросы об InfiniBand, свяжитесь с инженерами CCIE/HCIE компании QSFPTEK по адресу [email protected].