InfiniBand
InfiniBand ist eine Industriestandard-Kommunikationsspezifikation, die von der InfiniBand Trade Association (IBTA) entwickelt wurde. Die Spezifikation definiert eine Switched-Fabric-Architektur für die Verbindung von Servern, Kommunikationsinfrastrukturgeräten, Speicher- und eingebetteten Systemen im Rechenzentrum.
InfiniBand ist bekannt für seine hohe Leistung und niedrige Latenzzeit. Eine Verbindung, die eine vierfache Linkbreite unterstützt, kann einen Durchsatz von bis zu 400 Gigabit pro Sekunde liefern. InfiniBand ist außerdem hoch skalierbar. Es kann Zehntausende von Knoten in einem einzigen Subnetz unterstützen. Es bietet Quality of Service (QoS) und Failover-Funktionen, die es für HPC-Umgebungen (High Performance Computing) besonders geeignet machen.
InfiniBand ist eines der Netzwerk-Fabrics, die das NVMe-oF-Speicherprotokoll (Non Volatile Memory Express over Fabrics) verwendet. NVMe-oF läuft auch über Ethernet, Fibre Channel (FC) und TCP/IP-Netzwerke.
Wie funktioniert InfiniBand?
InfiniBand ist eine kanalbasierte Fabric, die die Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen miteinander verbundenen Knoten ermöglicht. Ein InfiniBand-Netzwerk besteht in der Regel aus Prozessorknoten, wie PCs, Servern, Speichergeräten und Peripheriegeräten. Außerdem verfügt es über Netzwerk-Switches, Router, Kabel und Anschlüsse.
Jeder Prozessorknoten ist mit einem Host-Kanaladapter konfiguriert, und jedes Peripheriegerät hat einen Zielkanaladapter. InfiniBand basiert auf einem Kanalmodell, das dem von vielen Großrechnern verwendeten ähnelt. Alle Übertragungen beginnen oder enden mit einem Kanaladapter. Diese Adapter können Informationen austauschen, die die Sicherheit gewährleisten oder mit einer bestimmten QoS-Stufe arbeiten.
In einem InfiniBand-Netzwerk werden die Daten in Paketen übertragen, die in Nachrichten organisiert sind. InfiniBand ist ein Messaging-Dienst, der von einer Reihe von Hochleistungsanwendungen wie Data Mining, Deep Learning und Predictive Analytics genutzt werden kann. InfiniBand unterstützt die folgenden Arten von Kommunikationsnachrichten:
- Lese- oder Schreibvorgänge mit direktem Fernzugriff auf Memory
- Kanal-Sende- oder Empfangsnachrichten
- Multicast-Übertragungen
- reversible transaktionsbasierte Operationen
Die InfiniBand-Architekturspezifikation wurde durch die Zusammenführung zweier konkurrierender Konzepte entwickelt:
- Future I/O, entwickelt von Compaq, Hewlett-Packard und IBM
- Next Generation I/O, entwickelt von Intel, Microsoft und Sun Microsystems
IBTA ist für die Pflege und Weiterentwicklung der Spezifikation verantwortlich.
Switches und Router sind grundlegende Komponenten einer InfiniBand-Fabric. Datenpakete werden seriell gesendet, so dass mehrere Datenkanäle gleichzeitig übertragen werden können.
Vorteile von InfiniBand
InfiniBand bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter die folgenden:
Schneller und effizienter. Das interne Datenflusssystem in vielen PCs und Servern ist unflexibel und relativ langsam. Wenn die Menge der Daten, die in den Computer einfließen und zwischen den Komponenten fließen, zunimmt, wird das vorhandene Bussystem zum Flaschenhals. Die meisten dieser Systeme senden Daten parallel über den Backplane-Bus. InfiniBand verwendet jedoch serielle Verbindungen und Busse, um Daten Bit für Bit zu senden, was zu einer schnelleren und effizienteren Kommunikation führt.
Günstiger und zuverlässiger. InfiniBand-Verbindungen benötigen außerdem weniger Pins und andere elektrische Verbindungen, was die Herstellungskosten senkt und die Zuverlässigkeit erhöht. Darüber hinaus kann der serielle Bus mehrere Datenkanäle gleichzeitig in einem Multiplexsignal übertragen. InfiniBand unterstützt auch mehrere Speicherbereiche, von denen jeder sowohl von Prozessoren als auch von Speichergeräten angesprochen werden kann.
Hoher Durchsatz und geringe Latenzzeit. Aufgrund seiner Architektur bietet InfiniBand einen außergewöhnlichen Durchsatz und eine geringe Latenzzeit. Es eignet sich hervorragend für leistungsempfindliche Anwendungsumgebungen, wie HPC und Supercomputing. Der niedrige Verarbeitungsaufwand der Architektur verringert außerdem die Abhängigkeit von den Ressourcen der Zentraleinheit und macht diese für andere Operationen frei.
Unterstützt Hochleistungs-Workloads. InfiniBand ist eine ausgereifte Technologie. Sie bietet eine effiziente, zuverlässige und stabile Umgebung zur Unterstützung von Hochleistungs-Workloads.
Hochleistungs-Workloads müssen in mehrfacher Hinsicht optimiert werden, unter anderem für das Netzwerk, in dem sie ausgeführt werden.
Skalierbarkeit. InfiniBand bietet außerdem eine relativ einfache und hoch skalierbare Architektur. Sie kann nicht nur Tausende von Knoten innerhalb eines einzigen Subnetzes unterstützen, sondern lässt sich auch durch InfiniBand-Router erweitern, um nahezu unbegrenzte Clustergrößen zu schaffen.
Flexibilität bei der Verwaltung. Die InfiniBand-Spezifikation standardisiert die Verwaltungsinfrastruktur, so dass die InfiniBand-Umgebung über vorhandene Unternehmensverwaltungsprogramme gesteuert werden kann.
