Perché la rete InfiniBand è così importante nei data center HPC?

I data center HPC utilizzano sempre più spesso la rete InfiniBand. La richiesta di interconnessioni con elevata larghezza di banda e bassa latenza si sta estendendo anche a un mercato più ampio, a causa della rapida espansione di applicazioni ad alto throughput di dati, come l'analisi dati e l'apprendimento automatico. Rispetto a Ethernet, InfiniBand, una tecnologia di rete progettata per l'interconnessione ad alta velocità, è diventata un astro nascente in numerose strutture di calcolo ad alte prestazioni in tutto il mondo.

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Tutorial su InfiniBand: Cosa è la rete InfiniBand?

InfiniBand è una tecnologia di interconnessione di rete a standard aperto con elevata larghezza di banda, basso ritardo e alta affidabilità. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata nel campo dei cluster di supercomputer. La rete Infiniband è utilizzata per l'interconnessione dei dati sia tra gli switch di dati che all'interno degli stessi, nonché come interconnessione tra i sistemi di archiviazione.

Il sistema InfiniBand è composto da adattatori di canale (CA), switch, router, cavi e connettori. I CA si dividono in Host Channel Adapters (HCA) e Target Channel Adapters (TCA). In linea di principio, gli switch IBA sono simili agli altri switch di rete standard, ma devono soddisfare i requisiti di elevate prestazioni e basso costo di InfiniBand. I router InfiniBand sono utilizzati per segmentare reti di grandi dimensioni in sottoreti più piccole e collegarle con i router. HCA è un punto dispositivo che collega i nodi finali IB, come i server o i dispositivi di storage, alla rete IB. Il TCA è una forma speciale di adattatore di canale spesso utilizzato in ambienti integrati, come i dispositivi di archiviazione.

Rete InfiniBand nei data center HPC

InfiniBand è un'architettura di input/output (I/O) ad alte prestazioni che consente di collegare contemporaneamente più tecnologie di commutazione via cavo. In base alla velocità della porta, la rete InfiniBand dispone di una varietà di switch di incapsulamento, come QDR InfiniBand, FDR InfiniBand, NDR InfiniBand e XDR InfiniBand, ecc. per realizzare pienamente il supporto aziendale per i data center HPC.

Nell'informatica mainframe, i canali dedicati del modello InfiniBand sono utilizzati per collegare e trasferire i dati tra il mainframe e le periferiche. Con una dimensione massima dei pacchetti di 4K, InfiniBand consente collegamenti seriali point-to-point e bidirezionali che possono essere aggregati in unità di 4X e 12X per raggiungere una velocità di trasmissione dati utile combinata fino a 300 gigabit al secondo.

Per promuovere ulteriormente lo sviluppo del settore HPC, molti proprietari di marchi hanno iniziato a introdurre prodotti InfiniBand. FS fornisce switch per data center 200G, in particolare switch InfiniBand 200G, che possono essere utilizzati come una delle opzioni per i data center HPC.

In che modo rete InfiniBand e data center HPC si incontrano?

Oggi Internet è un'infrastruttura enorme che richiede una varietà di applicazioni ad alta intensità di dati. Anche le grandi aziende stanno costruendo centri dati HPC per soddisfare la domanda di elaborazione affidabile di una quantità di dati. Un ambiente di sistema è creato dalla larghezza di banda estremamente elevata dell'HPC tra i nodi di calcolo, lo storage e i sistemi di analisi. Un altro indicatore delle prestazioni dell'architettura HPC è la latenza. Il centro dati HPC ha deciso di utilizzare la rete InfiniBand perché è in grado di soddisfare i requisiti di elevata larghezza di banda e bassa latenza.

Rispetto a RoCE e TCP/IP, l'adozione della rete InfiniBand negli ambienti di elaborazione ad alta velocità, in particolare quelli che utilizzano la virtualizzazione dei server, le tecnologie blade e il cloud computing, ha mostrato notevoli vantaggi.

''Si veda anche - RoCE, Infiniband e TCP/IP

Vantaggi rete InfiniBand nei data center HPC

Che si tratti dell'evoluzione della tecnologia di comunicazione dei dati, dell'innovazione della tecnologia Internet o dell'aggiornamento della presentazione visiva, tutti beneficiano di un'elaborazione più potente, di una maggiore capacità e sicurezza di archiviazione e di reti più efficienti. La rete InfiniBand è in grado di fornire servizi di rete con una maggiore larghezza di banda, riducendo al contempo la latenza, diminuendo il consumo di risorse di calcolo a causa del carico di trasmissione della rete e integrando perfettamente i data center HPC grazie ai suoi vantaggi unici.

Efficienza della rete: La rete InfiniBand (rete IB) scarica l'elaborazione dei protocolli e il movimento dei dati dalla CPU all'interconnessione, massimizzando l'efficienza della CPU e consentendo di eseguire simulazioni ad altissima risoluzione, grandi serie di dati e algoritmi altamente parallelizzati. La velocità di trasmissione di InfiniBand ha raggiunto i 168Gbps (12xFDR), superando di gran lunga i 10Gbps di 10 Gigabit Ethernet e i 100Gbps di 10 Gigabit Ethernet. Soprattutto nei data center HPC, si otterranno significativi miglioramenti delle prestazioni, come nel caso del Web 2.0, del cloud computing, dei big data, dei servizi finanziari, dei data center virtualizzati e delle applicazioni di storage. In questo modo si ridurrà il tempo necessario per completare l'attività e si ridurrà il costo complessivo del processo.

Larghezza di banda superiore: Nel periodo in cui Ethernet 100G dominava il mercato, anche la velocità della rete IB era in continuo sviluppo e gli switch InfiniBand 100G/200G sono stati lanciati uno dopo l'altro per soddisfare i requisiti di alte prestazioni dell'architettura HPC. Gli switch InfiniBand sono un'opzione eccellente per i data center HPC grazie alla loro elevata larghezza di banda, all'alta velocità e alla bassa latenza, che consentono di raggiungere un'elevata efficienza dei server e la produttività delle applicazioni.

Scalabilità: La rete livello 2 può essere creata con 48.000 nodi in una singola sottorete grazie a InfiniBand. Inoltre, la rete IB non dipende da meccanismi di broadcasting come ARP, quindi non provoca tempeste di broadcasting o sprechi di banda aggiuntivi. Le diverse sottoreti IB possono anche essere associate a switch e commutatori.

FS offre switch per data center NVIDIA Quantum™-2 NDR InfiniBand 400G e NVIDIA Quantum™ HDR InfiniBand 200G , sono disponibili in configurazioni gestite e non gestite. Per soddisfare le diverse esigenze dei clienti, gli switch 400G sono disponibili con opzioni di assistenza di un anno, tre anni e cinque anni. Sicuramente, se avete più dispositivi in funzione per ridurre il carico di lavoro, potete anche utilizzare le reti Ethernet per completare la trasmissione dei dati. FS fornisce anche switch Ethernet a più velocità per aiutare la costruzione della rete.

Conclusioni

Grazie alle sue prestazioni avanzate, la rete InfiniBand e la sua innovativa architettura tecnica possono aiutare gli utenti dei data center HPC a massimizzare le prestazioni aziendali. La tecnologia InfiniBand semplifica notevolmente l'architettura di rete ad alte prestazioni, riduce i ritardi causati dagli strati dell'architettura multilivello e fornisce un forte supporto per l'aggiornamento senza problemi della larghezza di banda di accesso dei nodi di calcolo chiave. La tendenza generale delle reti InfiniBand sarà quella di entrare in un numero sempre maggiore di scenari di utilizzo.