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InfiniBand vs. Ethernet: ¿Cuál es la mejor opción para la red de su centro de datos?

Actualizado el 28 de marzo de 2023 por
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Switches InfiniBand

Como tecnologías de interconexión, puede decirse que InfiniBand y Ethernet tienen sus propias características y diferencias, y es imposible generalizar sobre cuál es mejor. Siguen desarrollándose y evolucionando en distintos campos de aplicación, y se han convertido en dos tecnologías de interconexión indispensables en nuestro mundo de redes.

InfiniBand vs. red Ethernet: ¿Qué son?

Red InfiniBand

La diferencia entre InfiniBand y Ethernet es muy grande desde el punto de vista del diseño. Como tecnología de interconexión de redes, InfiniBand se utiliza mucho en clústeres de superordenadores por su alta fiabilidad, baja latencia y gran ancho de banda. Además, es la tecnología de interconexión de redes preferida para los servidores GPU a medida que avanza el aprendizaje automático.

Para alcanzar una velocidad de datos bruta de 10 Gbits/s en cables 4X, la norma InfiniBand permite la transmisión de señales de velocidad de datos única (SDR) a una velocidad base de 2,5 Gbits/s por carril. Un solo canal puede ampliarse a 5Gbits/s y 10Gbits/s respectivamente, y la velocidad de datos máxima potencial es de 40Gbits/s en cables 4X y 120Gbits/s en cables 12X, lo que permite a las redes InfiniBand disponer de señales de doble velocidad de datos (DDR) y cuádruple velocidad de datos (QDR).

InfiniBand Network

Red Ethernet

Desde su introducción el 30 de septiembre de 1980, el estándar Ethernet se ha convertido en el protocolo de comunicación más utilizado en las redes LAN. A diferencia de InfiniBand, Ethernet se diseñó teniendo en cuenta los siguientes objetivos principales: ¿Cómo puede fluir fácilmente la información entre varios sistemas? Es una red típica diseñada con distribución y compatibilidad. El Ethernet tradicional utiliza principalmente TCP/IP para construir la red, y hasta ahora ha evolucionado gradualmente hasta convertirse en RoCE.

En general, las redes Ethernet se utilizan principalmente para conectar varios ordenadores u otros dispositivos como impresoras, escáneres, etc. a una red de área local. No sólo puede conectar la red Ethernet a la red cableada a través del cable de fibra óptica, sino que también permite integrar la red Ethernet a la red inalámbrica a través de la tecnología de red inalámbrica. Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet y Switched Ethernet son los principales tipos de Ethernet.

Red Ethernet

 

Consulte también: Un vistazo rápido a las diferencias: RoCE vs. Infiniband RDMA vs. TCP/IP

 

InfiniBand vs. Ethernet: ¿En qué se diferencian?

El cuello de botella de la transmisión de datos en clúster en escenarios informáticos de alto rendimiento es el objetivo de diseño original de InfiniBand, y se ha convertido en un estándar de interconexión acorde a las exigencias de los tiempos. Por lo tanto, InfiniBand y Ethernet tienen muchas diferencias, principalmente en términos de ancho de banda, latencia, fiabilidad de la red y tecnología de red.

Ancho de banda

Desde el nacimiento de InfiniBand, el desarrollo de la red InfiniBand ha sido más rápido que el de Ethernet durante mucho tiempo. La razón principal es que InfiniBand se aplica a la interconexión entre servidores en informática de alto rendimiento y reduce la carga de la CPU. Sin embargo, Ethernet está más orientada a la interconexión de dispositivos terminales, y no hay demasiada demanda de ancho de banda.

Para el tráfico de red de alta velocidad superior a 10G, si se descomprimen todos los paquetes, consumirá muchos recursos. La primera generación de SDR InfiniBand funciona a una velocidad de 10 Gbps, lo que permite una transmisión de red de alta velocidad para descargar la CPU y aumentar la utilización de la red, además de aumentar el ancho de banda de transmisión de datos y disminuir la carga de la CPU.

Latencia de red

InfiniBand y Ethernet también se comportan de forma muy diferente en lo que respecta a la latencia de red. Los switches Ethernet suelen emplear el almacenamiento y reenvío y el direccionamiento de consulta de tabla MAC como tecnologías de Capa 2 en el modelo de transporte de red. El flujo de procesamiento de los switches Ethernet es más largo que el de los switches InfiniBand, porque hay que tener en cuenta los servicios complejos como IP, MPLS y QinQ.

En cambio, el procesamiento de la capa 2 es muy sencillo para los switches InfiniBand. El LID de 16 bits es el único que puede utilizarse para buscar la información de la ruta de reenvío. Paralelamente, se utiliza la tecnología Cut-Through para reducir significativamente el retardo de reenvío a menos de 100ns, lo que resulta mucho más rápido que el switch Ethernet.

 

Consulte también:Switches InfiniBand

 

Fiabilidad de la red

Dado que la pérdida y retransmisión de paquetes tienen un impacto significativo en el rendimiento global de la informática de alto rendimiento, se necesita un protocolo de red altamente fiable para garantizar las características sin pérdidas de la red a nivel de mecanismo y hacer realidad sus características de alta fiabilidad. Con sus propios formatos definidos de capa 1 a capa 4, InfiniBand es un protocolo de red completo. El control de flujo de extremo a extremo es la base para el envío y recepción de paquetes de la red InfiniBand, lo que puede dar lugar a una red sin pérdidas.

En comparación con InfiniBand, la red Ethernet no dispone de un mecanismo de control de flujo basado en programación. Como resultado, es imposible garantizar si el extremo par estará saturado al enviar paquetes. Para poder absorber el aumento repentino del tráfico instantáneo en la red, es necesario abrir un espacio de caché de decenas de MB en el switch para almacenar temporalmente estos mensajes, que ocupan los recursos del chip. Esto significa que la superficie del chip de un switch Ethernet con la misma especificación es significativamente mayor que la de un chip InfiniBand, lo que no sólo cuesta más, sino que también consume más energía.

Métodos de conexión en red

En cuanto al modo de conexión en red, la red InfiniBand es más sencilla de gestionar que la red Ethernet. La idea de SDN está integrada en InfiniBand por diseño. Un gestor de subred estará presente en cada red InfiniBand de capa 2 para configurar el ID (Local ID) de los nodos de la red, calcular uniformemente la información de la ruta de reenvío a través del plano de control y emitirla al intercambio InfiniBand. Para completar la configuración de la red, dicha red de capa 2 debe configurarse sin ninguna configuración.

Utilice el modo de red Ethernet para generar automáticamente entradas MAC, y la IP debe cooperar con el protocolo ARP. Además, cada servidor de la red debe enviar paquetes regularmente para garantizar la actualización de las entradas en tiempo real. Para dividir la red virtual y limitar su escala, debe por tanto aplicar el mecanismo de las VLAN. Sin embargo, como la propia red Ethernet carece de un mecanismo de aprendizaje de entradas, se producirá un bucle de red. Para evitar los bucles en la ruta de reenvío de la red, deben implementarse protocolos como STP, lo que aumenta la complejidad de la configuración de la red.

Cómo encontrar sus switches HDR InfiniBand

A juzgar por la comparación anterior entre InfiniBand y Ethernet, las ventajas de las redes InfiniBand son muy destacadas. Si está pensando en implantar en su centro de datos de alto rendimiento switches InfiniBand, aquí tiene más información. La rápida iteración de la red InfiniBand, desde SDR 10Gbps, DDR 20Gbps, QDR 40Gps, FDR56Gbps, EDR 100Gbps hasta los actuales 200Gbps InfiniBand, todos se benefician de la tecnología RDMA.

FS acaba de lanzar dos switches InfiniBand de 200G, que tienen una latencia inferior a 130ns, un caudal de 16Tb/s del switch de agregación, un elevado ancho de banda de 40 puertos HDR de 200Gb/s, 80 puertos HDR100 de 100Gb/s y un consumo de 274W. Utilizan chips NVIDIA Quantum™ IC y materiales de proceso superiores para permitir redes de mayor rendimiento y fiabilidad.

Productos MQM8700-HS2F MQM8790-HS2F
Tipo de puerto 40 x HDR QSFP56 40 x HDR QSFP56
Función Switch gestionado Switch no gestionado
Software MLNX-OS MLNX-OS
Fuentes de alimentación de CA 1+1 Intercambiable en caliente 1+1 Intercambiable en caliente
Número de ventiladores N+1 Intercambiable en caliente N+1 Intercambiable en caliente
Flujo de aire De atrás hacia delante De atrás hacia delante

Conclusión

Existen escenarios de aplicación adecuados entre InfiniBand y Ethernet. La CPU no sacrifica más recursos para el procesamiento en red debido al significativo aumento de la tasa que aporta la red InfiniBand, lo que mejora la utilización de la red. Esta es una de las principales razones por las que la red InfiniBand se convertirá en la principal solución de red para el sector de la informática de alto rendimiento. En el futuro también aparecerán switches NDR de 400Gbps y XDR de 800Gbps. Si no hay grandes requisitos de retardo de comunicación entre los nodos del centro de datos, y el acceso flexible y la expansión son más importantes, entonces se pueden seleccionar redes Ethernet durante mucho tiempo.

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