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Warum ist das InfiniBand-Netzwerk in HPC-Rechenzentren so wichtig?

Aktualisierung: 15. Mai 2023
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InfiniBand-Banner

HPC-Rechenzentren nutzen zunehmend das InfiniBand-Netzwerk. Die Nachfrage nach Verbindungen mit hoher Bandbreite und geringer Latenzzeit weitet sich aufgrund der raschen Zunahme von Anwendungen mit hohem Datendurchsatz wie Datenanalyse und maschinelles Lernen auf einen größeren Markt aus. Im Vergleich zu Ethernet hat sich InfiniBand, eine Netzwerktechnologie, die für Hochgeschwindigkeitsverbindungen entwickelt wurde, in zahlreichen High-Performance-Computing-Einrichtungen weltweit zu einem aufsteigenden Stern entwickelt.

 

     Mehr Information: InfiniBand-Netzwerk-Trend

 

Entdeckung des InfiniBand-Netzwerks in HPC-Rechenzentren

InfiniBand ist eine hochleistungsfähige Input/Output (I/O)-Architektur, die den gleichzeitigen Anschluss mehrerer Kabel-Switching-Technologien ermöglicht. Je nach Port-Geschwindigkeit verfügt das InfiniBand-Netzwerk über eine Vielzahl von Switches mit Kapselung, wie QDR-InfiniBand-, FDR-InfiniBand-, NDR-InfiniBand- und XDR-InfiniBand-Switches usw., um die Geschäftsunterstützung für HPC-Rechenzentren vollständig zu realisieren.

Im Mainframe-Computing werden die dedizierten Kanäle des InfiniBand-Modells zur Verbindung und Übertragung von Daten zwischen dem Mainframe und Peripheriegeräten verwendet. Mit einer maximalen Paketgröße von 4K ermöglicht InfiniBand Punkt-zu-Punkt- und bidirektionale serielle Verbindungen, die zu 4-fachen und 12-fachen Einheiten zusammengefasst werden können, um eine kombinierte nützliche Durchsatzrate von bis zu 300 Gigabit pro Sekunde zu erreichen.

InfiniBand-Netzwerk

Um die Entwicklung der HPC-Branche weiter voranzutreiben, haben viele Markenhersteller begonnen, InfiniBand-Produkte einzuführen. FS bietet 200G-Switches für Rechenzentren an, insbesondere 200G-InfiniBand-Switches, die als eine der Optionen für HPC-Rechenzentren genutzt werden können.

 

     Mehr Information: FS InfiniBand-Switch

 

Wie das InfiniBand-Netzwerk das HPC-Datenzentrum ergänzt

Das Internet ist heute eine massive Infrastruktur, die eine Vielzahl von datenintensiven Anwendungen benötigt. Große Unternehmen errichten auch HPC-Rechenzentren, um die Nachfrage nach zuverlässiger Berechnung einer großen Datenmenge zu erfüllen. Durch die extrem hohe Bandbreite zwischen Rechenknoten, Speicher- und Analysesystemen wird eine Systemumgebung für HPC geschaffen. Ein weiterer Leistungsindikator für die HPC-Architektur ist die Latenzzeit. Das HPC-Rechenzentrum hat sich für die Verwendung des InfiniBand-Netzwerks entschieden, weil es die Anforderungen an hohe Bandbreite und niedrige Latenzzeit erfüllen kann.

Im Vergleich zu RoCE und TCP/IP hat der Einsatz von InfiniBand-Netzwerken in Verarbeitungsumgebungen mit hohem Durchsatz, insbesondere in solchen, die Servervirtualisierung, Blade- und Cloud-Computing-Technologien verwenden, herausragende Vorteile gezeigt.

 

     Mehr Information: RoCE vs. Infiniband vs. TCP/IP

 

Die Vorteile des InfiniBand-Netzwerks in HPC-Rechenzentren

Ganz gleich, ob es sich um die Weiterentwicklung der Datenkommunikationstechnologie, die Innovation der Internettechnologie oder die Verbesserung der visuellen Präsentation handelt, sie alle profitieren von leistungsfähigeren Rechnern, größerer Kapazität und sicherer Speicherung sowie effizienteren Netzwerken. Das InfiniBand-Netzwerk kann Netzwerkdienste mit höherer Bandbreite bereitstellen und gleichzeitig die Latenzzeit verringern, den Verbrauch von Rechenressourcen durch die Netzwerkübertragungslast senken und HPC-Rechenzentren dank seiner einzigartigen Vorteile perfekt integrieren.

Netzwerk-Effizienz: Das InfiniBand-Netzwerk (IB-Netzwerk) verlagert die Protokollverarbeitung und die Datenbewegung von der CPU auf die Verbindung, wodurch die Effizienz der CPU maximiert und Simulationen mit extrem hoher Auflösung, große Datensätze und hochgradig parallelisierte Algorithmen durchgeführt werden können. Insbesondere in HPC-Rechenzentren werden erhebliche Leistungsverbesserungen erzielt, z. B. bei Web 2.0, Cloud Computing, Big Data, Finanzdienstleistungen, virtualisierten Rechenzentren und Speicheranwendungen. Dies verkürzt die Zeit, die zur Erledigung der Aufgabe benötigt wird, und senkt die Gesamtkosten des Prozesses.

InfiniBand-Geschwindigkeit: In der Zeit, als Ethernet 100G den Markt dominierte, entwickelte sich auch die IB-Netzwerkgeschwindigkeit kontinuierlich weiter, und es wurden nacheinander 100G/200G InfiniBand-Switches auf den Markt gebracht, um die Hochleistungsanforderungen der HPC-Architektur zu erfüllen. InfiniBand-Switches sind aufgrund ihrer hohen Bandbreite, hohen Geschwindigkeit und geringen Latenz eine hervorragende Option für HPC-Rechenzentren, die damit eine hohe Servereffizienz und Anwendungsproduktivität erreichen können.

Skalierbarkeit: Dank InfiniBand kann die Layer 2-Netzwerk mit 48.000 Knoten in einem einzigen Subnetz aufgebaut werden. Außerdem ist das IB-Netzwerk nicht von Broadcast-Mechanismen wie ARP abhängig, so dass es keine Broadcast-Stürme verursacht oder zusätzliche Bandbreite verschwendet. Ebenso können verschiedene IB-Subnetze mit Switches verknüpft werden.

Basierend auf den Vorteilen der oben genannten InfiniBand-Switches sind die von FS auf den Markt gebrachten InfiniBand-Produkte für Rechenzentren mit Quantum InfiniBand-Switches ausgestattet, die eine nicht blockierende Bandbreite von bis zu 16 TB/s und eine Port-zu-Port-Verzögerung von weniger als 130 ns unterstützen und somit hohe Verfügbarkeit und Multi-Service-Unterstützung für HPC-Rechenzentren bieten. Wenn Sie mehrere Geräte betreiben, um die Arbeitslast zu reduzieren, können Sie natürlich auch Ethernet-Netzwerke für die Datenübertragung nutzen. FS bietet auch Ethernet-Switches mit mehreren Geschwindigkeiten an, die Ihnen beim Aufbau Ihres Netzwerks helfen.

Fazit

Mit seiner extremen Leistung kann das InfiniBand-Netzwerk und seiner innovativen technischen Architektur HPC-Rechenzentrumsbenutzern helfen, die Unternehmensleistung zu maximieren. Die InfiniBand-Technologie vereinfacht die Hochleistungsnetzwerkarchitektur erheblich, reduziert die durch die mehrstufige Schichtenarchitektur verursachte Verzögerung und bietet eine starke Unterstützung für die reibungslose Aufrüstung der Zugriffsbandbreite von wichtigen Rechenknoten. Es wird der allgemeine Trend sein, dass InfiniBand-Netzwerke in immer mehr Anwendungsszenarien eingesetzt werden.

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