Differenze tra le Schede NIC InfiniBand ed Ethernet: Guida alla Scelta

Con la crescente complessità dei data center e degli ambienti di elaborazione ad alte prestazioni, la scelta tra le tecnologie InfiniBand ed Ethernet può avere un impatto significativo sull'efficienza e l'efficacia complessive. Ogni tecnologia offre vantaggi unici ed è adatta a scenari applicativi specifici. Questo articolo approfondisce le principali differenze tra le schede di rete InfiniBand ed Ethernet, offrendo una guida completa alla scelta per aiutarvi a prendere una decisione consapevole in base alle vostre esigenze specifiche.

Che cosa sono le NIC InfiniBand ed Ethernet?

InfiniBand NICs

La scheda di interfaccia di rete InfiniBand (NIC) è un tipo di adattatore di rete utilizzato nell'informatica ad alte prestazioni e nei data center. L'adattatore InfiniBand, noto anche come Host Channel Adapter (HCA), è il punto di connessione cruciale in cui un nodo finale InfiniBand, come un server o un dispositivo di storage, si collega alla rete InfiniBand. InfiniBand è una tecnologia di interconnessione ad alta velocità e bassa latenza, progettata per supportare applicazioni quali l'elaborazione ad alte prestazioni, il trasferimento di dati su larga scala e l'elaborazione in cluster. Grazie alla velocità di trasferimento dei dati e alla comunicazione a bassa latenza, le schede NIC IB possono essere utilizzate per collegare server, dispositivi di archiviazione e altre apparecchiature di rete per ottenere prestazioni elevate e un'alta velocità di trasmissione dei dati.

Ethernet NICs

Il NIC Ethernet è un adattatore di rete che viene inserito in uno slot della scheda madre e supporta gli standard del protocollo Ethernet. Ogni adattatore di rete ha un indirizzo fisico unico a livello globale, noto come indirizzo MAC. Utilizzando l'indirizzo MAC, i dati possono essere inviati con precisione al computer di destinazione. Esistono molti tipi di NIC Ethernet, che possono essere classificati in vari modi, ad esempio in base alla larghezza di banda, all'interfaccia di rete e all'interfaccia bus.

Per un'introduzione dettagliata alle schede NIC IB e alle schede NIC Ethernet, consultare anche: Scheda Ethernet vs. Scheda IB

Confronto tra le Schede NIC InfiniBand ed Ethernet

Le NIC IB e le NIC Ethernet offrono vantaggi unici, adatti a diversi requisiti di rete. Le NIC IB sono progettate per offrire prestazioni elevate, con una maggiore larghezza di banda e una minore latenza. Le NIC Ethernet, invece, sono versatili e scalabili, adatte a varie scale e tipologie di rete. La comprensione delle differenze tra le NIC IB e le NIC Ethernet può aiutare a prendere decisioni informate in base ai requisiti specifici delle prestazioni di rete.

Tecnologia e Protocolli

Le NIC IB utilizzano il protocollo InfiniBand, progettato principalmente per ambienti di calcolo ad alte prestazioni (HPC). Utilizzano la tecnologia RDMA (Remote Direct Memory Access), che consente trasferimenti di dati a bassissima latenza. Le schede NIC Ethernet, invece, utilizzano gli standard di protocollo Ethernet ampiamente adottati, come il TCP/IP. Queste NIC sono adatte a diverse applicazioni di rete, tra cui le reti aziendali e domestiche. Sebbene le NIC Ethernet siano semplici da usare, presentano una latenza più elevata quando gestiscono grandi quantità di dati.

Caratteristiche delle Prestazioni

Le NIC IB e le NIC Ethernet differiscono in modo significativo per larghezza di banda, latenza e throughput. Le NIC IB offrono opzioni di larghezza di banda che vanno da 40Gbps a 400Gbps, con una latenza tipicamente nell'ordine dei microsecondi. Ciò le rende ideali per le applicazioni HPC e di ricerca scientifica che richiedono una rapida elaborazione dei dati. Le schede NIC Ethernet offrono opzioni di larghezza di banda da 1Gbps a 100Gbps, con standard emergenti che raggiungono i 400Gbps. Tuttavia, di solito hanno una latenza più elevata, che va da centinaia di microsecondi a millisecondi. Ciononostante, le NIC Ethernet sono adatte alla maggior parte delle attività di trasferimento dati di routine.

Casi d'Uso e Applicazioni

Le NIC IB sono utilizzate principalmente negli ambienti HPC, nella ricerca scientifica, nelle simulazioni su larga scala e nei servizi finanziari. Queste applicazioni richiedono un'elevata velocità dei messaggi e una bassa latenza, come l'intelligenza artificiale e l'analisi dei big data. D'altra parte, le schede NIC Ethernet sono ampiamente utilizzate in vari scenari, tra cui reti aziendali, cloud computing, web hosting e reti domestiche. La loro forte compatibilità e flessibilità li rende la scelta preferita per molte soluzioni di rete.

Latenza e Affidabilità

Le NIC IB beneficiano della tecnologia RDMA, che consente di inoltrare i pacchetti di dati senza coinvolgere la CPU, riducendo in modo significativo la latenza di elaborazione dei pacchetti (in genere 600ns per l'invio e la ricezione). Le NIC Ethernet, basate su TCP o UDP, hanno latenze di invio e ricezione di circa 10us, il che comporta una notevole differenza. Inoltre, le NIC IB consentono una trasmissione senza perdite grazie al controllo di flusso end-to-end, riducendo al minimo il jitter di latenza e fornendo un ambiente di rete altamente affidabile. Al contrario, Ethernet può soffrire di congestione del buffer e perdita di pacchetti in condizioni estreme, con un impatto sulla stabilità delle prestazioni di trasmissione dei dati.

Nel complesso, le schede di rete InfiniBand ed Ethernet hanno ciascuna i propri punti di forza e di debolezza, che le rendono adatte a casi d'uso diversi. Quando si sceglie la scheda di rete giusta, è essenziale considerare i requisiti specifici dell'ambiente di rete e il budget a disposizione per ottimizzare le prestazioni della rete e migliorare l'efficienza del lavoro.

Scelta della NIC per la Soluzione Giusta

FS soddisfa i requisiti di vari ambienti di rete, siano essi reti aziendali, data center o ambienti di calcolo ad alte prestazioni (HPC), offrendo soluzioni flessibili e scalabili.

Soluzione H100 InfiniBand

La soluzione FS H100 InfiniBand, costruita sulla GPU NVIDIA® H100 e integrata con il software PicOS® e a piattaforma di gestione AmpCon™, è progettata per allinearsi alla topologia di rete dell'architettura HPC. L'architettura H100 incorpora le NIC IB. La scheda ConnectX-7 InfiniBand un prodotto innovativo della serie ConnectX di adattatori di rete leader del settore. È dotata di un'interfaccia host PCIe 5.0 x16 e offre una trasmissione a porta singola da 400 Gb/s. RDMA offre bassa latenza e prestazioni elevate, in grado di gestire da 330 a 370 milioni di messaggi al secondo. Questa interconnessione intelligente è adatta alle piattaforme di elaborazione e archiviazione basate su x86, Power, Arm, GPU e FPGA e rappresenta la soluzione più performante e flessibile per soddisfare le crescenti esigenze delle applicazioni dei data center.

Ulteriori informazioni sulla soluzione H100 InfiniBand：Soluzione PicOS® per InfiniBand H100

Soluzione di Rete RoCE

La soluzione di rete RoCE offre una rete all'avanguardia e senza perdite grazie al supporto di PFC, ECN e dell'efficiente inoltro del traffico RoCEv2, che riduce al minimo i tempi di inattività delle GPU. La soluzione di rete RoCE utilizza il dispositivo NVIDIA® ConnectX®-7 MCX75310AAC-NEAT, dotato di una singola porta con connettività da 400 Gb e supporto dei protocolli InfiniBand ed Ethernet. Consente un'unità di trasmissione massima (MTU) che va da 256 byte a 4KB e supporta messaggi fino a 2GB. Per i carichi di lavoro di archiviazione, MCX75310AAC-NEAT offre una serie completa di funzionalità di rete, archiviazione e sicurezza definite dal software e accelerate dall'hardware, consentendo alle organizzazioni di modernizzare e proteggere le proprie infrastrutture IT in modo efficiente.

Ulteriori informazioni sulla soluzione RoCE: Potenziamento dell'HPC con la Rete RoCE

Conclusione

Quando si scelgono le schede di interfaccia di rete, è essenziale valutare gli scenari e i requisiti applicativi specifici. Le NIC Ethernet, grazie alla loro economicità, compatibilità e ampia applicabilità, sono adatte alle reti aziendali e ai data center. Le NIC IB, invece, svolgono un ruolo fondamentale nell'elaborazione ad alte prestazioni e nella ricerca scientifica, grazie alla loro larghezza di banda ultraelevata, alla latenza ultrabassa e all'elevata affidabilità. Comprendendo i principi di funzionamento, le metriche delle prestazioni e gli scenari applicativi delle NIC Ethernet e IB, le aziende e gli istituti di ricerca possono prendere decisioni più sagge per ottimizzare le prestazioni della rete e migliorare l'efficienza del lavoro.