Conociendo InfiniBand

El aumento de los grandes modelos representado por ChatGPT en 2023 ha amplificado significativamente el enfoque en la tecnología InfiniBand. Esto se debe a que las redes utilizadas por los modelos GPT están construidas sobre InfiniBand, desarrollado por NVIDIA. Entonces, ¿qué es exactamente InfiniBand? ¿Por qué es tan aclamado? Este artículo le ayudará a tener un conocimiento profundo de InfiniBand.

¿Qué es InfiniBand y cómo funciona?

InfiniBand es una tecnología de interconexión de alta velocidad y baja latencia que se utiliza principalmente en centros de datos y entornos de computación de alto rendimiento (HPC). Proporciona una estructura de alto rendimiento para conectar servidores, dispositivos de almacenamiento y otros recursos de red dentro de un clúster o centro de datos.

InfiniBand utiliza una arquitectura de dos capas que separa las capas física y de enlace de datos de la capa de red. La capa física utiliza enlaces serie de gran ancho de banda para proporcionar conectividad directa punto a punto entre dispositivos. Por el contrario, la capa de enlace de datos maneja la transmisión y recepción de paquetes de datos entre dispositivos. La capa de red proporciona las características críticas de InfiniBand, incluida la virtualización, la calidad de servicio (QoS) y el acceso remoto directo a la memoria (RDMA). Estas características hacen de InfiniBand una poderosa herramienta para cargas de trabajo HPC que requieren baja latencia y gran ancho de banda.

Beneficios de InfiniBand

• Alta velocidad y escalabilidad: InfiniBand ofrece comunicación de alta velocidad con escalabilidad. El estándar IBTA admite señalización de velocidad de datos única (SDR) a una velocidad de 2,5 Gb/s (1X) y 10 Gb/s (4X) y puede alcanzar hasta 30 Gb/s (12X). La señalización de velocidad de datos doble (DDR) y velocidad de datos cuádruple (QDR) de InfiniBand permite además escalar a 5 Gb/s y 10 Gb/s por carril, respectivamente, lo que permite una velocidad de datos máxima de 120 Gb/s a través de cables 12X.

• Baja latencia: Las latencias de Ethernet suelen oscilar entre 20 y 80 microsegundos debido a la necesidad de desmontar y volver a ensamblar paquetes de datos. Por el contrario, InfiniBand logra una latencia baja, que normalmente oscila entre 3 y 5 microsegundos, y algunos fabricantes afirman que latencias son tan bajas como 1 a 2 microsegundos. La baja latencia de InfiniBand es crucial para las aplicaciones informáticas agrupadas, ya que afecta el rendimiento general y la velocidad a la que las aplicaciones pueden acceder a los datos. La capacidad de InfiniBand para minimizar la latencia lo hace ideal para aplicaciones que requieren un procesamiento rápido de solicitudes estrechamente acopladas, como los centros de datos de comercio financiero.

• Bajo consumo de energía: La tecnología InfiniBand está diseñada para reducir el consumo de energía, lo que constituye una preocupación importante para los administradores de redes. InfiniBand requiere menos energía en comparación con las tecnologías Ethernet de 10 Gb/s disponibles actualmente. Por ejemplo, las tarjetas adaptadoras de servidor Ethernet 10GBASE-SR y 10GBASE-T de primera generación tienen un mayor consumo de energía (10-25 W) en comparación con las tarjetas adaptadoras InfiniBand (3-4 W para cobre y 1 W para fibra). El consumo de energía reducido de InfiniBand se vuelve particularmente ventajoso en arquitecturas de centros de datos agrupados con cientos o miles de nodos, lo que lleva a un menor costo total de operación e instalaciones de centros de datos más ecológicas.

Aplicaciones InfiniBand

Hoy en día, la tecnología InfiniBand ha revolucionado el funcionamiento de las supercomputadoras, los sistemas de almacenamiento, los centros de datos, los clusters y la HPC. Sus capacidades de transferencia de datos de alta velocidad la convierten en una solución clave en varias industrias. Sus capacidades de alta velocidad, baja latencia y escalabilidad lo convierten en la opción preferida para entornos informáticos exigentes.

InfiniBand en supercomputación: potenciando las computadoras más rápidas del mundo

InfiniBand actúa como la fuerza impulsora detrás de las supercomputadoras más rápidas del mundo, garantizando su rendimiento incomparable. Esta tecnología permite un nivel notable de paralelismo, lo que permite el procesamiento simultáneo de grandes cantidades de datos. En el ámbito de los sistemas de computación de alto rendimiento (HPC), InfiniBand sigue siendo fundamental y encuentra aplicaciones en diversos campos científicos como la física, la biología y la meteorología. Según las clasificaciones del sitio web Top500, que identifica las supercomputadoras más rápidas del mundo, la tecnología InfiniBand impulsa más del 70% de los sistemas que figuran entre los 500 principales.

InfiniBand en sistemas de almacenamiento de alto rendimiento

En los sistemas de almacenamiento de alto rendimiento, la tecnología InfiniBand asume un papel crucial como componente indispensable. Sus capacidades de alta velocidad facilitan la comunicación rápida de datos entre servidores y sistemas de almacenamiento. Una latencia notablemente baja y un ancho de banda extraordinario resultan particularmente ventajosos para aplicaciones con uso intensivo de datos que requieren un acceso rápido a extensos repositorios de datos. Además, la tecnología InfiniBand contribuye a reducir la latencia del sistema de almacenamiento en aplicaciones de bases de datos, lo que acelera el procesamiento de consultas y el manejo de transacciones.

InfiniBand en centros de datos y clusters

Dentro de los entornos dinámicos de los centros de datos y los clústeres, la tecnología InfiniBand interconecta servidores y diversos dispositivos, incluidos los sistemas de almacenamiento. Al aprovechar las capacidades de comunicación de alta velocidad de InfiniBand, los clústeres pueden operar sin problemas como una entidad unificada, mejorando así el rendimiento de las aplicaciones que dependen de la computación paralela. Además, InfiniBand presenta una interconexión confiable y escalable para plataformas de virtualización, optimizando la utilización de los recursos del servidor.

InfiniBand en cargas de trabajo HPC

El excepcional ancho de banda y la tecnología de baja latencia de InfiniBand asumen un papel fundamental en las cargas de trabajo de HPC. Permite el procesamiento simultáneo de grandes volúmenes de datos, impulsando así el rendimiento de las aplicaciones de investigación científica. InfiniBand también encuentra aplicación en cargas de trabajo exigentes, como modelos financieros, exploración de petróleo y gas y otras tareas con uso intensivo de datos.

Preguntas y respuestas sobre InfiniBand

Q: ¿Cómo se compara InfiniBand con otras tecnologías de red como Ethernet?

A: InfiniBand generalmente proporciona velocidades de transferencia de datos más altas y una latencia más baja en comparación con Ethernet estándar. Es particularmente adecuado para aplicaciones y computación de alto rendimiento que requieren acceso directo a la memoria.

Q: ¿Qué es RDMA?

A: RDMA significa Acceso directo a memoria remota, una tecnología que permite la transferencia directa de datos entre la memoria de dos computadoras sin la participación de la CPU. Infiniband es compatible con RDMA, lo que garantiza transferencias de datos rápidas y eficientes.

Verifica también - Guía de RDMA sobre Ethernet convergente

Q: ¿Cómo transfiere datos Infiniband?

A: Infiniband utiliza el protocolo RDMA para la transferencia de datos. RDMA permite el acceso directo a la memoria entre máquinas sin participación de la CPU. Esto permite transferencias de datos rápidas y eficientes con una latencia mínima.

Q: ¿Qué es la Asociación Comercial InfiniBand (IBTA)?

A: El IBTA es un consorcio industrial que desarrolla y promueve la tecnología InfiniBand. Trabaja con empresas miembro para definir y mantener estándares industriales para InfiniBand.

Q: ¿Cuáles son las diferentes generaciones de tecnología InfiniBand?

A: InfiniBand ha visto varias generaciones de tecnología, incluidas QDR (velocidad de datos cuádruple), FDR (velocidad de datos catorce), EDR (velocidad de datos mejorada) y HDR (velocidad de datos alta). Cada generación ofrece mayor ancho de banda y rendimiento mejorado.

Q: ¿Cuál es la perspectiva futura para la tecnología InfiniBand?

A: InfiniBand continúa evolucionando con avances en ancho de banda, latencia y escalabilidad. Se espera que siga siendo una tecnología clave en informática de alto rendimiento, centros de datos y otras aplicaciones exigentes en el futuro previsible.

Explorar los productos InfiniBand

A medida que aumenta la necesidad de velocidades de transferencia de datos más rápidas, los sistemas de red InfiniBand han ganado popularidad como una solución ideal para los centros de datos. InfiniBand ofrece conexiones de alta velocidad, lo que la convierte en la opción preferida para aplicaciones que exigen una latencia mínima y un rendimiento superior.

Switches NVIDIA InfiniBand

Un componente crucial en un sistema de red InfiniBand son sus conmutadores, responsables de dirigir los datos entre los dispositivos conectados. Estos conmutadores operan en la capa física de la red, asegurando la transmisión de datos a la mayor velocidad posible. FS proporcionó switches NVIDIA InfiniBand HDR de 200Gb/s y NDR de 400Gb/s, que tienen una latencia de menos de 130 ns y un alto ancho de banda para centros de datos.

Transceptores y cables NVIDIA InfiniBand

La columna vertebral de la red InfiniBand se basa en transceptores y cables, lo que facilita la transferencia de datos de alta velocidad entre dispositivos. Estos cables vienen en diferentes longitudes, desde distancias cortas hasta configuraciones extensas, lo que permite configuraciones de red flexibles. Un atributo notable de los cables y conectores InfiniBand es la utilización de tecnología de cobre activo. Esta tecnología amplifica las señales dentro de los cables, mejorando la integridad de la señal y minimizando la pérdida de señal, particularmente en distancias más largas. FS ayuda a aumentar la eficiencia de la red con transceptores NVIDIA Infiniband de 40G, 56G, 100G, 200G, 400G y 800G y cables DAC/AOC. A continuación se muestra la imagen del producto.

Adaptadores NVIDIA InfiniBand

Los adaptadores InfiniBand, que funcionan como tarjetas de interfaz de red (NIC), permiten que los dispositivos se conecten a redes InfiniBand. Los adaptadores FS NVIDIA InfiniBand, incluidas las tarjetas ConnectX-6 y ConnectX-7, permiten el mayor rendimiento y la solución más flexible destinada a satisfacer las demandas en constante crecimiento de las aplicaciones de centros de datos.