Conoscere InfiniBand

L'impennata dei modelli di grandi dimensioni rappresentata da ChatGPT nel 2023 ha amplificato in modo significativo l'attenzione per la tecnologia InfiniBand. Questo perché le reti utilizzate dai modelli GPT sono costruite su InfiniBand, sviluppato da NVIDIA. Quindi, cos'è esattamente InfiniBand? Perché è molto apprezzata? Questo articolo vi aiuterà a comprendere a fondo InfiniBand.

Che cos'è InfiniBand e Come Funziona?

InfiniBand è una tecnologia di interconnessione ad alta velocità e bassa latenza utilizzata principalmente nei data center e negli ambienti di calcolo ad alte prestazioni (HPC). Fornisce un fabric ad alte prestazioni per collegare server, dispositivi di storage e altre risorse di rete all'interno di un cluster o di un data center.

InfiniBand utilizza un'architettura a due livelli che separa i livelli fisico e di collegamento dati dal livello di rete. Il livello fisico utilizza collegamenti seriali ad alta larghezza di banda per fornire connettività diretta punto-punto tra i dispositivi. Il livello di collegamento dati, invece, gestisce la trasmissione e la ricezione dei pacchetti di dati tra i dispositivi. Il livello di rete fornisce le caratteristiche critiche di InfiniBand, tra cui la virtualizzazione, la qualità del servizio (QoS) e l'accesso diretto remoto alla memoria (RDMA). Queste caratteristiche rendono InfiniBand uno strumento potente per i carichi di lavoro HPC che richiedono bassa latenza ed elevata larghezza di banda.

Vantaggi di InfiniBand

• Alta Velocità e Scalabilità: InfiniBand offre comunicazioni ad alta velocità e scalabilità. Lo standard IBTA supporta la segnalazione Single Data Rate (SDR) a una velocità di 2,5Gb/s (1X) e 10Gb/s (4X) e può raggiungere i 30Gb/s (12X). La segnalazione Double Data Rate (DDR) e Quad Data Rate (QDR) di InfiniBand consente di scalare ulteriormente fino a 5Gb/s e 10Gb/s per corsia, rispettivamente, consentendo una velocità di trasferimento dati massima di 120Gb/s su cavi 12X.

• Bassa Latenza: Le latenze di Ethernet variano in genere da 20 a 80 microsecondi a causa della necessità di smontare e riassemblare i pacchetti di dati. Al contrario, InfiniBand raggiunge una bassa latenza, tipicamente compresa tra 3 e 5 microsecondi, con alcuni produttori che dichiarano latenze di 1-2 microsecondi. La bassa latenza di InfiniBand è fondamentale per le applicazioni informatiche in cluster, in quanto influisce sulle prestazioni complessive e sulla velocità di accesso ai dati da parte delle applicazioni. La capacità di InfiniBand di ridurre al minimo la latenza lo rende adatto alle applicazioni che richiedono un'elaborazione rapida di richieste strettamente accoppiate, come i centri dati di trading finanziario.

• Basso Consumo di Energia: La tecnologia InfiniBand è stata progettata per ridurre il consumo energetico, che rappresenta una preoccupazione importante per i gestori di rete. InfiniBand richiede meno energia rispetto alle tecnologie Ethernet a 10 Gb/s attualmente disponibili. Ad esempio, le schede adattatore per server Ethernet 10GBASE-SR e 10GBASE-T di prima generazione hanno un consumo energetico superiore (10-25W) rispetto alle schede adattatore InfiniBand (3-4W per il rame e 1W per la fibra). Il ridotto consumo energetico di InfiniBand è particolarmente vantaggioso nelle architetture di data center in cluster con centinaia o migliaia di nodi, con conseguente riduzione del costo totale di esercizio e strutture di data center più ecologiche.

Applicazioni InfiniBand

Oggi la tecnologia InfiniBand ha rivoluzionato le modalità di funzionamento di supercomputer, sistemi di storage, data center, cluster e HPC. Le sue capacità di trasferimento dati ad alta velocità la rendono una soluzione chiave in diversi settori. L'alta velocità, la bassa latenza e la scalabilità ne fanno una scelta privilegiata per gli ambienti informatici più esigenti.

InfiniBand nel Supercomputing: L'alimentazione dei Computer più Veloci del Mondo

InfiniBand è la forza trainante dei supercomputer più veloci del mondo e garantisce prestazioni senza precedenti. Questa tecnologia consente un notevole livello di parallelismo, permettendo l'elaborazione simultanea di grandi quantità di dati. Nel regno dei sistemi di calcolo ad alte prestazioni (HPC), InfiniBand rimane al centro, trovando applicazioni in diversi campi scientifici come la fisica, la biologia e la meteorologia. Secondo le classifiche del sito web Top500, che identifica i supercomputer più veloci a livello globale, la tecnologia InfiniBand alimenta oltre il 70% dei sistemi presenti tra i primi 500.

InfiniBand nei Sistemi di Storage ad Alte Prestazioni

Nei sistemi di archiviazione ad alte prestazioni, la tecnologia InfiniBand assume un ruolo cruciale come componente indispensabile. Le sue capacità ad alta velocità facilitano la comunicazione rapida dei dati tra i server e i sistemi di archiviazione. La latenza notevolmente bassa e la straordinaria larghezza di banda si rivelano particolarmente vantaggiose per le applicazioni ad alta intensità di dati che richiedono un accesso rapido a vasti archivi di dati. Inoltre, la tecnologia InfiniBand contribuisce a ridurre la latenza del sistema di storage nelle applicazioni di database, accelerando l'elaborazione delle query e la gestione delle transazioni.

InfiniBand nei Data Center e nei Cluster

Within the dynamic environments of data centers and clusters, InfiniBand technology interconnects servers and various devices, including storage systems. By harnessing the high-speed communication capabilities of InfiniBand, clusters can operate seamlessly as a unified entity, thereby enhancing performance for applications that rely on parallel computing. Additionally, InfiniBand presents a dependable and scalable interconnect for virtualization platforms, optimizing the utilization of server resources.

InfiniBand nei Carichi di Lavoro HPC

L'eccezionale larghezza di banda e la tecnologia a bassa latenza di InfiniBand assumono un ruolo fondamentale nei carichi di lavoro HPC. Consente l'elaborazione simultanea di grandi volumi di dati, aumentando così le prestazioni delle applicazioni di ricerca scientifica. InfiniBand trova applicazione anche in carichi di lavoro impegnativi, come la modellazione finanziaria, l'esplorazione di petrolio e gas e altre attività ad alta intensità di dati.

InfiniBand Q&A

D: Come si colloca InfiniBand rispetto ad altre tecnologie di rete come Ethernet?

R: InfiniBand offre generalmente velocità di trasferimento dei dati e latenza più elevate rispetto a Ethernet standard. È particolarmente adatto per l'elaborazione ad alte prestazioni e per le applicazioni che richiedono l'accesso diretto alla memoria.

D: Che cos'è RDMA?

R: RDMA è l'acronimo di Remote Direct Memory Access, una tecnologia che consente il trasferimento diretto di dati tra la memoria di due computer senza coinvolgere la CPU. Infiniband supporta RDMA, garantendo trasferimenti di dati rapidi ed efficienti.

''Controlla anche: Guida a RDMA su Converged Ethernet

D: Come trasferisce i dati Infiniband?

R: Infiniband utilizza il protocollo RDMA per il trasferimento dei dati. RDMA consente l'accesso diretto alla memoria tra le macchine senza coinvolgere la CPU. Ciò consente trasferimenti di dati rapidi ed efficienti con una latenza minima.

D: Che cos'è l'InfiniBand Trade Association (IBTA)?

R: L'IBTA è un consorzio industriale che sviluppa e promuove la tecnologia InfiniBand. Collabora con le aziende associate per definire e mantenere gli standard di settore per InfiniBand.

D: Quali sono le diverse generazioni della tecnologia InfiniBand?

R: InfiniBand ha visto diverse generazioni di tecnologie, tra cui QDR (Quad Data Rate), FDR (Fourteen Data Rate), EDR (Enhanced Data Rate) e HDR (High Data Rate). Ogni generazione offre una maggiore larghezza di banda e migliori prestazioni.

D: Quali sono le prospettive future della tecnologia InfiniBand?

R: InfiniBand continua a evolversi, con progressi in termini di larghezza di banda, latenza e scalabilità. Si prevede che rimarrà una tecnologia chiave per l'elaborazione ad alte prestazioni, i data center e altre applicazioni esigenti nel prossimo futuro.

Esplora i Prodotti InfiniBand

Con l'aumento della necessità di velocità di trasferimento dei dati, i sistemi di rete InfiniBand hanno guadagnato popolarità come soluzione ideale per i data center. InfiniBand offre connessioni ad alta velocità ed è quindi la scelta preferita per le applicazioni che richiedono una latenza minima e un throughput superiore.

Switch NVIDIA InfiniBand

Un componente cruciale di un sistema di rete InfiniBand è costituito dagli switch, responsabili dell'indirizzamento dei dati tra i dispositivi collegati. Questi switch operano al livello fisico della rete, garantendo la trasmissione dei dati alla massima velocità raggiungibile. FS ha fornito gli switch HDR 200Gb/s e NDR 400Gb/s NVIDIA InfiniBand, che hanno una latenza inferiore a 130ns e un'elevata larghezza di banda per i data center.

Cavi e Transceiver NVIDIA InfiniBand

La spina dorsale della rete InfiniBand si basa su ricetrasmettitori e cavi che facilitano il trasferimento di dati ad alta velocità tra i dispositivi. Questi cavi sono disponibili in diverse lunghezze, da distanze ridotte a configurazioni estese, che consentono di realizzare configurazioni di rete flessibili. Una caratteristica notevole dei cavi e dei connettori InfiniBand è l'utilizzo della tecnologia attiva del rame. Questa tecnologia amplifica i segnali all'interno dei fili, migliorando l'integrità del segnale e riducendo al minimo la perdita di segnale, in particolare sulle lunghe distanze. FS contribuisce ad aumentare l'efficienza della rete con i cavi 40G, 56G, 100G, 200G, 400G e 800G Transceiver Infiniband e DAC/AOC di NVIDIA. Di seguito l'immagine del prodotto.

Adattatori NVIDIA InfiniBand

Gli adattatori InfiniBand, che funzionano come schede di interfaccia di rete (NIC), consentono ai dispositivi di collegarsi alle reti InfiniBand. Le schede FS NVIDIA InfiniBand Adapters, comprese le schede ConnectX-6 e ConnectX-7, consentono di ottenere le prestazioni più elevate e la soluzione più flessibile per soddisfare le esigenze in continua crescita delle applicazioni dei data center.