¿Qué hace Infiniband?

Respuesta corta: envía información entre servidores en el mismo centro de datos al menos dos veces más rápido que Ethernet.

TLDR

Respuestas largas:

  1. Agregue aproximadamente 50% al costo de construir un clúster
  2. Generalmente entregan más ancho de banda por segundo que Ethernet de la misma generación. A medida que el tiempo avanzó en Ethernet, ganó más ancho de banda que las implementaciones anteriores de Infiniband. El ancho de banda es la * cantidad * de datos transmitidos por segundo. La Ethernet inicial era de 10 Mb / s en un cable compartido.
  3. Entregar comunicación de baja latencia. Ethernet ha sido diseñado para que los conmutadores tomen decisiones sobre cómo reenviar paquetes. Esto los hace más inteligentes pero más lentos. Infiniband le permite al cliente saber más sobre la red para que pueda enviar paquetes al conmutador que requieran menos decisiones y que reduzcan la latencia. La latencia infiniband es como usar el envío nocturno frente al correo postal estándar en Ethernet. El Infiniband actual puede enviar un mensaje en menos de 1 microsegundo, Ethernet rara vez llega a menos de 4 microsegundos la última vez que lo verifiqué … y 7 microsegundos es bastante bueno en la mayoría de las redes ethernet.
  4. Utiliza protocolos que minimizan la sobrecarga en cada extremo de la comunicación. Los paquetes IP están diseñados para ser enrutables y acomodados en una amplia variedad de redes no confiables, pero requieren mucha administración para lidiar con la pérdida de paquetes, etc. RDMA está diseñado para la velocidad en una red mucho menos diversa y más confiable para que haya menos sobrecarga. Esto reduce la “fluctuación” en los procesadores de los nodos de cómputo, ya que no están tan ocupados coordinando la transmisión de red. Esto aumenta la capacidad de cómputo porque los procesadores no esperan tanto tiempo los datos.
  5. Plantas de cable. Infiniband maneja múltiples rutas entre 2 puntos sin necesidad de una configuración especial del interruptor, como grupos de agregación de enlaces, detección de bucles de enrutamiento como el protocolo Spanning Tree, etc. El resultado final es mucho más simple (pero más costoso) crear una red sin cuellos de botella entre todos los puntos finales. . Cientos o miles de nodos pueden tener tasas de transmisión completas de 100 Gb simultáneamente.

Mi memoria de ancho de banda en diferentes momentos es:

NIC Ethernet frente a HCA Infiniband

1 GbE frente a 8 Gb Infiniband (SDR = velocidad de datos única)

1 GbE vs 16 Gb Infiniband (DDR = doble velocidad de datos)

10 GbE vs 32 Gb Infiniband (QDR = velocidad de datos cuádruple)

10 GbE vs 54 Gb Infiniband (FDR = velocidad de datos cinco)

40 GbE frente a 108 Gb Infiniband (EDR = ocho velocidad de datos) * ver nota B. a continuación

Notas:

A. las tasas nominales / de comercialización de IB son más altas, generalmente incluyen gastos generales de codificación y son múltiplos de 10 anteriores y 14 a partir de FDR, por lo que SDR = 10, QDR = 40, FDR = 56, EDR = 100, etc.

B. Estoy un poco confuso con la codificación EDR pero está en ese estadio.

C. Estas son mis tasas de datos estimadas después de la sobrecarga de codificación.

D. La mayoría de las unidades de 10 GbE solo podían entregar 4 Gb de datos al cable, por lo que solo tenían 10 Gb de nombre. Las nics con capacidad de velocidad completa fueron raras durante los primeros dos años.

E. Tenga en cuenta que los puertos del conmutador Ethernet más rápidos están disponibles para la creación de redes mucho antes de que las NIC estuvieran disponibles para los servidores, por lo que estoy comparando lo que generalmente estaba disponible para cada servidor, no qué especificaciones / conmutadores estaban disponibles en cada generación.

También tenga en cuenta que mis ~ 2006 Cisco DDR switches están * todavía * en línea y superando a los modernos conmutadores de 10 GbE para lograr que la ciencia real se realice.

Infiniband es un sistema de red de muy alta velocidad. Es un sistema con una serie de líneas de datos (12 parece ser un número común) que se puede conectar a cualquier cantidad de computadoras a través de conmutadores. Los intentos en una versión de área amplia aún no han mostrado ningún progreso, que yo sepa.

Tiene varios modos de operación.

El primer modo es simplemente transmitir paquetes de una computadora a otra. Esto toma un carril. El protocolo es un poco extraño, pero no parece ser algo particularmente especial. La latencia sobre la red es de aproximadamente 8 nanosegundos.

El segundo modo es multidifusión y parece funcionar de manera muy similar a la multidifusión IP, enviando datos a los suscriptores y nunca enviando copias múltiples de un paquete a través del mismo segmento de red.

El tercer modo es IP sobre Infiniband. Las direcciones Infiniband tienen el mismo ancho que las etiquetas IPv6, por lo que las direcciones IPv6 tienden a usarse para esto. Simplemente canaliza los paquetes IP a través de una red Infiniband. El principal beneficio de hacer esto es que no necesita modificar el software y aún así obtiene una latencia de red extremadamente baja.

El cuarto modo es RDMA. Puede transmitir directamente una región de memoria que se ha etiquetado previamente a otra computadora, o extraer una región de memoria de otra computadora. La CPU y el sistema operativo no están involucrados en ninguna de las máquinas. Esta es una copia directa de memoria a memoria. Esto requiere que la tarjeta Infiniband tenga su propio bus maestro y controlador de memoria.

En consecuencia, esto rompe el diseño de PCI Express, donde la filosofía es tener un conjunto de maestros, una red conmutada y un conjunto de periféricos. En la conferencia PCI a la que asistí, todos los diagramas asumieron una estructura de flujo muy básica. Los maestros no podían conectarse a los maestros, los periféricos no podían conectarse a los periféricos.

El rendimiento superior de Infiniband está en gran medida dictado por el rendimiento superior del autobús que lo conduce. El bus PCI Express apenas puede mantenerse al día con las interconexiones de cable de cobre, pero cuando se vuelve óptico, está irremediablemente superado. Como es de varios carriles, puede tener varias computadoras que compartan el ancho de banda disponible.

Por lo tanto, Infiniband se usa con frecuencia cuando desea copiar datos masivos, como en un centro de datos complejo con múltiples servidores virtuales, sistemas de bases de datos con equilibrio de carga o entre supercomputadoras donde está utilizando memoria compartida distribuida.

No es la tecnología de red más rápida (SCI es más rápida), el protocolo se considera más pesado de lo necesario y el número de implementaciones es extremadamente pobre (Mellanox produce la mayor parte de los conjuntos de chips), pero es realmente una tecnología notable.

Infiniband es un protocolo de transporte como TCP / IP, su ventaja es la latencia y el soporte de RDMA.

generalmente se usa en HPC y centros de datos o en clústeres potentes.

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