Infiniband: Die ultimative Netzwerklösung für Hochgeschwindigkeitscluster und GPUs

Im Hochleistungsrechnen (HPC) ist nichts wichtiger als eine effiziente und zuverlässige Datenübertragung. Unendlich Die Technologie ist für ihre große Bandbreite und geringen Latenzzeiten bekannt und eignet sich daher ideal für schnelle Cluster und Systeme mit GPUs. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie, was Infiniband ausmacht, welche Vorteile es bietet und wo es eingesetzt werden kann. Wenn Unternehmen erfahren, was Infiniband kann und wie es funktioniert, können sie bessere Entscheidungen darüber treffen, wie sie ihre HPC-Umgebungen einrichten sollten, was wiederum zu einer schnelleren Datenverarbeitung ohne Unterbrechungen führt.

Was ist Infiniband und wie funktioniert es?

Die Infiniband-Technologie verstehen

Um die Anforderungen von HPC-Umgebungen zu erfüllen, ist Infiniband eine superschnelle Netzwerktechnologie. Es läuft auf einer Switched-Fabric-Topologie, die dabei hilft, effiziente Pfade für die Kommunikation zwischen Knoten zu schaffen. Die Architektur von Infiniband besteht aus Switches, die Datenpakete weiterleiten, und Host Channel Adapters (HCAs) zur Verbindung von Endgeräten. Durch Remote Direct Memory Access (RDMA) ermöglicht Infiniband die direkte Übertragung von Speicher zwischen Systemen, wodurch die Latenz minimiert und die CPU-Belastung reduziert wird. Es kann Datenübertragungsraten von bis zu 200 Gbit/s erreichen und hat eine Latenz von nur 500 Nanosekunden, was es perfekt für Anwendungen wie paralleles Rechnen oder maschinelles Lernen macht, bei denen ein schneller Informationsaustausch erforderlich ist.

Infiniband-Architektur und -Spezifikation

Um die hohen Datenübertragungsanforderungen von HPC-Umgebungen zu unterstützen, wurde die Infiniband-Architektur gezielt entwickelt. Ihr Herzstück sind zwei Hauptkomponenten: Host Channel Adapter (HCAs) und Switches. HCAs fungieren als Schnittstelle zwischen Endgeräten (z. B. Servern, Speichersystemen) und dem InfiniBand-Fabric. Diese Adapter verfügen über RDMA-Funktionen, die einen direkten Speicherzugriff zwischen Geräten ohne Einbeziehung der CPU ermöglichen und so die Latenzzeit erheblich reduzieren.

Switches hingegen leiten Datenpakete durch das Netzwerk und sorgen so für effiziente Kommunikationspfade mit minimaler Verzögerung zwischen den Knoten. InfiniBand unterstützt verschiedene Verbindungsgeschwindigkeiten und -konfigurationen, wie z. B. 1x Lane, die aggregiert werden können, um höhere Bandbreiten wie 4x oder sogar 12x Lanes zu erreichen. Die derzeit verwendete Implementierung unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 200 Gbit/s pro Port, d. h. EDR (Enhanced Data Rate) oder HDR (High Data Rate); dies bietet genügend Durchsatz für anspruchsvolle Anwendungen wie molekulardynamische Simulationen, Wettermodellierung oder maschinelles Lernen im großen Maßstab.

Darüber hinaus wurden in InfiniBand QoS-Mechanismen (Quality of Service) integriert, die kritischen Datenverkehr priorisieren und gleichzeitig vorhersehbare Leistungsniveaus aufrechterhalten. Darüber hinaus ermöglicht die Skalierbarkeit blockierungsfreie Verbindungen zwischen Tausenden von Knoten, sodass Netzwerke parallel zu den Rechenkapazitäten wachsen können. Aufgrund dieses starken Designprinzips kann InfiniBand als Backbone-Infrastruktur für moderne Supercomputer dienen.

Hauptmerkmale von Infiniband

1. Sehr schnell und in sehr kurzer Zeit: Infiniband bietet ultrahohe Datenübertragungsraten, derzeit 200 Gbit/s pro Port mit HDR, und eine durchgängig latenzarme Kommunikation. Deshalb ist es perfekt für HPC-Anwendungen geeignet, die einen schnellen Datenaustausch erfordern, wie Echtzeitanalysen oder wissenschaftliche Simulationen.
2. RDMA (Remote Direct Memory Access): Eines der auffälligsten Merkmale von Unendlich ist seine RDMA-Fähigkeit, die eine direkte Datenübertragung zwischen den Speicherorten verschiedener Geräte ohne CPU-Eingriff ermöglicht. Dies reduziert die Latenz drastisch und lässt mehr CPU-Ressourcen für andere Aufgaben übrig, wodurch die Gesamtsystemleistung verbessert wird.
3. Skalierbarkeit: Infiniband wurde für eine gute Skalierbarkeit entwickelt – es kann Tausende Knoten zu großen HPC-Clustern miteinander verbinden. Die nicht blockierende Architektur stellt sicher, dass das Netzwerk bei zunehmender Größe nicht zu einem Engpass wird, was die Durchführung umfangreicher Berechnungen und die gleichzeitige Ausführung datenintensiver Anwendungen ermöglicht.
4. Quality of Service (QoS): In Infiniband sind QoS-Mechanismen integriert, um den Netzwerkverkehr zu steuern und zu priorisieren. Diese Funktion ist unerlässlich, wenn kritische Streams Vorrang vor anderen haben, um in solchen Umgebungen ein dauerhaftes Leistungsniveau sicherzustellen.
5. Flexible Topologien und Konfigurationen: Das Fabric unterstützt verschiedene Topologien wie Fat Tree, Mesh oder Torus, sodass Netzwerke an spezifische Leistungsanforderungen sowie Skalierbarkeitsanforderungen angepasst werden können. Darüber hinaus bietet die Unterstützung verschiedener Lane-Konfigurationen (1x, 4x, 12x) Flexibilität beim Erreichen der gewünschten Bandbreiten.
6. Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz: In Infiniband werden fortschrittliche Fehlererkennungs-/Korrekturmechanismen verwendet, um die Integrität der Daten während der Übertragung aufrechtzuerhalten und gleichzeitig sicherzustellen, dass jederzeit eine zuverlässige Kommunikation innerhalb des Systems stattfindet, z. B. Flusskontrolle auf Verbindungsebene in Verbindung mit adaptivem Routing viel in Richtung hoher Zuverlässigkeit und daher einsetzbar für geschäftskritische Anwendungen.

Wie schneidet Infiniband im Vergleich zu Ethernet ab?

Infiniband vs. Ethernet: Der Kampf um geringe Latenz

Wenn Infiniband im Hinblick auf die geringe Latenz mit Ethernet verglichen wird, stellt man typischerweise fest, dass Infiniband aufgrund seiner Konstruktion und seines Designs eine bessere Leistung als Ethernet erbringt. Zu den wichtigsten Merkmalen von Infiniband gehört der geringere Kommunikationsaufwand, der zu einer Verringerung der Latenz führt. Darüber hinaus wird Remote Direct Memory Access (RDMA) von dieser Technologie unterstützt, wodurch die Datenübertragung zwischen Computern direkt aus dem Speicher ohne Beteiligung der CPU ermöglicht wird, wodurch Verzögerungen reduziert und Rechenleistung freigesetzt werden.

Im Gegenteil: Ethernet verfügt bekanntermaßen über eine größere Abdeckung und ist kostengünstiger als andere Netzwerke, insbesondere jetzt mit Data Center Bridging (DCB) und RDMA over Converged Ethernet (RoCE). Selbst nachdem diese Verbesserungen vorgenommen wurden, weist Ethernet im Allgemeinen immer höhere Latenzen auf als Infiniband.

Für Anwendungen, die eine extrem niedrige Latenz und gleichzeitig einen hohen Durchsatz erfordern, wie etwa komplexe Simulationen oder High-Performance-Computing (HPC), ist InfiniBand daher in den meisten Fällen vorzuziehen.

Infiniband bietet hohe Bandbreite: Vergleich von Geschwindigkeiten und Durchsatz

Infiniband übertrifft Ethernet in puncto Bandbreite und Durchsatz. Tatsächlich bietet Infiniband HDR (High Data Rate) Geschwindigkeiten von bis zu 200 Gbit/s pro Port, was viel schneller ist als die fortschrittlichsten 400 Gbit/s oder sogar die üblichen 100 Gbit/s bei Ethernet. Darüber hinaus können mit Infiniband viele Lanes zusammengeführt werden, sodass die Datenübertragungseffizienz aufgrund der Skalierbarkeit entsprechend den Durchsatzanforderungen der Anwendung hoch wird. Die Architektur dieser Technologie wurde von Grund auf mit großen Mengen integrierter Verarbeitung mit geringer Latenz entwickelt, wodurch InfiniBand gut für Anwendungsfälle mit riesigen Informationsmengen geeignet ist, wie sie in HPC-Clustern und Hyperscale-Rechenzentren vorkommen.

Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit: Vorteile von Infiniband gegenüber Ethernet

Im Vergleich zu Ethernet ist Infiniband vertrauenswürdiger und skalierbarer, was für die Unterstützung der Funktion großer Systeme erforderlich ist. Selbst bei großen Entfernungen verfügen sie über Fehlererkennungs- und -korrekturmethoden, die stark genug sind, um die Datenintegrität aufrechtzuerhalten, wodurch die Neuübertragungsraten reduziert und eine gleichmäßige Leistung gewährleistet werden. Darüber hinaus verfügt es über einen deterministischen Betriebscharakter, der Vorhersagbarkeit in Bezug auf die Latenz gewährleistet; Diese Funktion wird wichtig, wenn es um Anwendungen geht, die eng koordinierte Prozesse erfordern.

In diesem Sinne ermöglichen die QoS-Funktionen (Quality of Service) von Infiniband eine deterministische Bandbreitenzuweisung und stellen so sicher, dass die Leistung bei unterschiedlichen Arbeitslasten mit unterschiedlichen Anforderungen erhalten bleibt. Um gut skalierbar zu sein, kann InfiniBand effektiv eine große Anzahl von Knoten unterstützen, wodurch die Rechenressourcen ohne merklichen Leistungsabfall wachsen können. Daher sind sie die beste Wahl für Umgebungen wie Supercomputer-Cluster oder Rechenzentren auf Unternehmensebene, in denen große Mengen an Informationen häufig über weite Bereiche übertragen und verarbeitet werden müssen.

Was sind die Vorteile von Infiniband-Netzwerken?

Geringe Latenz und hohe Leistung

InfiniBand-Netzwerke gelten als sehr schnell und werden daher als Netzwerke mit geringer Latenz und hoher Leistung bezeichnet. Insidern zufolge soll InfiniBand die Latenz auf bis zu 100 ns reduzieren können, was viel weniger ist als bei Ethernet. Diese extrem kurze Zeitspanne garantiert die schnelle Ankunft von Paketen, sodass latenzempfindliche Anwendungsprogramme eine bessere Leistung erzielen.

Darüber hinaus bietet InfiniBand Unterstützung für einen sehr hohen Durchsatz: Heutige Systeme bieten bis zu 200 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) pro Verbindung. Diese hohe Bandbreite ist für die Übertragung großer Datenmengen innerhalb von HPC-Clustern oder zwischen Rechenzentren erforderlich. Im Vergleich zu Ethernet, bei dem manchmal höhere Latenzen und niedrigere Datenraten auftreten, ist InfiniBand eine effiziente und robuste Lösung für High Performance Computing und andere anspruchsvolle Anwendungen.

Direkter Remotespeicherzugriff (RDMA)

Laut zuverlässigen Quellen ist Remote Direct Memory Access (RDMA) eine wichtige Funktion in Infiniband-Netzwerken, die die Datenübertragung zwischen dem Speicher zweier Computer ermöglicht, ohne deren Betriebssysteme zu verwenden. Dadurch wird ein direkter Pfad für Daten erstellt, der zu geringerer Latenz und geringeren CPU-Overheads führt. RDMA verbessert die Leistung durch die Aktivierung von Zero-Copy-Networking, d. h., Informationen werden direkt vom Anwendungspuffer zum Netzwerk übertragen, anstatt zuerst durch einen Betriebssystempuffer zu laufen, wie dies bei herkömmlichen Netzwerkprotokollen der Fall ist.

Berichten zufolge kann diese Technologie Latenzen von nur einer Mikrosekunde erreichen und Datenübertragungen von mehreren hundert Gigabit pro Sekunde unterstützen. Bei solchen Geschwindigkeiten wird klar, warum RDMA für Anwendungen am nützlichsten ist, die Echtzeit-Verarbeitungsleistung gepaart mit hohem Durchsatz benötigen; zum Beispiel Finanzhandelssysteme oder verteilte Datenbanken, die für groß angelegte Datenanalysen verwendet werden. Die Kernel-Umgehung wird auch von RDMA unterstützt, was es Anwendungen ermöglicht, direkt mit Netzwerk-Hardware zu kommunizieren, wodurch die Latenz weiter reduziert und gleichzeitig die Effizienz der Datenübertragungen verbessert wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Remote Direct Memory Access (RDMA) hohe Bandbreiten, geringe Latenzen und eine effiziente CPU-Auslastung bietet und sich damit als unverzichtbare Technologie überall dort erweist, wo ein schneller Zugriff auf Informationen oder eine Leistungssteigerung erforderlich ist.

HDR Infiniband und Zukunftsaussichten

Der nächste Schritt in der Netzwerktechnologie wird durch HDR (High Data Rate) Infiniband repräsentiert, das für die Anforderungen von Rechenzentren und Hochleistungsrechnerumgebungen entwickelt wurde. Mit diesem System können bei der Übertragung von Informationen von einem Punkt zum anderen 200 Gbit/s erreicht werden, wodurch höhere Datenraten bei geringerer Latenzzeit erreicht werden.

Viele Funktionen unterscheiden HDR Infiniband von seinen Vorgängern. Einer davon ist, dass es die Schaltsiliziumtechnologie der neuesten Generation verwendet, die die Signalintegrität und die Fehlerkorrekturfähigkeiten verbessert. Dies macht die Datenübertragung auch über größere Entfernungen zuverlässiger und eignet sich daher für große verteilte Systeme.

Ein weiterer wichtiger Aspekt von HDR Infiniband ist seine zukünftige Rolle als EDR- (Extreme Data Rate) und darüber hinausgehender Wegbereiter, der komplexe Simulationen, umfangreiche Analysen und Echtzeitanwendungen fördert, die eine extrem niedrige Latenz erfordern. Darüber hinaus wird angesichts der Weiterentwicklung der KI/ML-Workloads ein wachsender Bedarf an solchen Netzwerken mit hohen Bandbreiten, aber niedrigen Latenzen, wie sie von HDR Infiniband bereitgestellt werden, bestehen.

Durch die schnelle Verarbeitung riesiger Informationsmengen kann der Einsatz dieser Netzwerke wissenschaftliche Forschungsdurchbrüche in verschiedenen Bereichen beschleunigen, beispielsweise bei autonomen Fahrzeugen oder virtueller Realität. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass HDR InfiniBand nicht nur eine Lösung für aktuelle Anforderungen an Hochleistungsnetzwerke bietet, sondern auch einen zukunftsweisenden Ansatz zur Unterstützung rechen- und datenintensiver Anwendungen der nächsten Generation darstellt.

Wie wird Infiniband in Rechenzentren und HPC verwendet?

Infiniband im High-Performance Computing (HPC)

Die schnellsten Supercomputer der Welt verlassen sich auf Infiniband, um eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zwischen Knoten zu ermöglichen. Dies ist unter anderem für groß angelegte Simulationen, wissenschaftliche Forschung und Analytik erforderlich. Noch wichtiger ist, dass die Cluster diese Anwendungen schneller als je zuvor verarbeiten können, indem sie Computergeräte in einem HPC-System direkt miteinander verbinden und so eine netzwerkgestützte Parallelcomputerarchitektur schaffen, die herkömmliche Engpässe im Zusammenhang mit gemeinsam genutztem Speicher oder Speicherzugriff beseitigt Methoden, wodurch jeder Knoten unabhängig von anderen auf seine eigenen Ressourcen zugreifen kann.

Integration von Infiniband in Rechenzentren

In aktuellen Rechenzentren steigert die Integration von Infiniband die Leistung und Skalierbarkeit, indem es eine Hochgeschwindigkeitsverbindung bereitstellt, die für datenintensive Aufgaben unerlässlich ist. Es wird insbesondere für eine schnelle Kommunikation zwischen Servern, Speichersystemen und anderen Netzwerkgeräten eingesetzt, um den Betrieb eines Rechenzentrums effizienter zu gestalten. Es verfügt über erweiterte Funktionen wie Remote Direct Memory Access (RDMA), das den CPU-Overhead reduziert und so die Geschwindigkeit der Informationsübertragung erhöht. Darüber hinaus ermöglicht das eigene erweiterbare Design eine schrittweise Kapazitätserweiterung und gewährleistet gleichzeitig eine kontinuierliche Produktivität über einen längeren Zeitraum, in dem die Nachfrage in einer solchen Einrichtung möglicherweise größer geworden ist als zuvor. Durch den Einsatz der InfiniBand-Technologie können in Rechenzentren höhere Durchsatzraten bei gleichzeitig geringeren Latenzen erreicht werden, wodurch die Effizienz gesteigert wird, die für die Unterstützung verschiedener Anwendungen von Cloud Computing bis hin zu Big Data Analytics und maschinellem Lernen erforderlich ist.

Infiniband für GPU-Cluster und KI

GPU-Cluster und KI-Anwendungen sind auf Infiniband angewiesen, da es hohe Bandbreiten- und Latenzanforderungen gut bewältigen kann. Da KI-Modelle immer komplexer und GPU-Arbeitslasten größer werden, ermöglichen Infiniband-Verbindungen einen schnellen Datenaustausch zwischen GPUs, was wiederum die Trainings- und Inferenzzeiten beschleunigt. Solche Leistungsverbesserungen werden durch Funktionen wie RDMA-Unterstützung oder Hardware-Offloading ermöglicht, das die CPU-Auslastung reduziert und die Datenübertragungseffizienz verbessert. Durch den großflächigen Einsatz von InfiniBand für KI-Systeme werden Engpässe minimiert, sodass GPU-Ressourcen optimal genutzt werden können. Dies führt zu schnelleren Berechnungen sowie einer verbesserten Skalierungseffizienz von Modellen der künstlichen Intelligenz und ermöglicht gleichzeitig die schnelle und präzise Verarbeitung großer Datenmengen durch diese Technologie. Dadurch können größere Datensätze schneller und mit höherer Genauigkeit verarbeitet werden. Die Verwendung von Infiniband innerhalb von GPU-Clustern erweitert daher die Möglichkeiten der KI-Forschung erheblich, von Deep-Learning-Algorithmen bis hin zu prädiktiven Analysen, die in verschiedenen Lebensbereichen anwendbar sind.

Was sind die Komponenten eines Infiniband-Netzwerks?

Infiniband-Switches und -Adapter

InfiniBand-Switches und -Adapter sind wesentliche Komponenten von InfiniBand-Netzwerken. Fabric-Switches, auch Infiniband-Switches genannt, sind für die Weiterleitung von Datenpaketen durch das Netzwerk verantwortlich. Diese Switches verbinden mehrere Geräte miteinander, um eine schnelle Kommunikation und Datenübertragung zwischen ihnen zu ermöglichen. Sie verfügen über unterschiedliche Portnummern, die zwischen 8 und 648 Ports liegen können; Sie verbinden verschiedene Topologien wie Fat-Tree und Clos miteinander, die für eine effektive Skalierung der Netzwerkinfrastruktur erforderlich sind.

Auf der anderen Seite werden Host Channel Adapter (HCAs), auch Infiniband-Adapter genannt, auf Netzwerkgeräten wie Servern oder Speichersystemen installiert und ermöglichen deren Verbindung zu einem InfiniBand-Fabric. HCAs ermöglichen den direkten Speicherzugriff (RDMA) über Infiniband, was den CPU-Overhead reduziert und so die Informationsübertragungsraten verbessert. Sie unterstützen wichtige Funktionen wie QDR (Quad Data Rate) und FDR (Fourteen Data Rate), die beide erforderlich sind, um die Anforderungen an hohen Durchsatz und geringe Latenz in modernen Rechenzentren für Anwendungen zu erfüllen.

Zusammen bilden diese beiden Gerätetypen den Hauptbestandteil eines InfiniBand-Netzwerks. Sie dienen unterschiedlichen Zwecken, sorgen jedoch für eine effiziente und zuverlässige Kommunikation in einem breiten Spektrum von Hochleistungsrechneranwendungen.

Infiniband-Kabel und -Anschlüsse

Um ein InfiniBand-Netzwerk aufzubauen, benötigen Sie Kabel und Anschlüsse. Diese beiden Komponenten werden an die Switches, Adapter und anderen Geräte des Netzwerks angeschlossen. Normalerweise gibt es zwei Arten von Kabeln: Kupfer- und Glasfaserkabel. Kupferkabel werden für kürzere Entfernungen verwendet, da sie billiger und einfacher zu installieren sind als Glasfaserkabel. SDR (Single Data Rate), DDR (Double Data Rate) und QDR (Quad Data Rate) sind einige der unterstützten Geschwindigkeiten, die Kupferkabel bewältigen können. Für längere Entfernungen oder höhere Leistungsanforderungen wird Glasfaserkabel bevorzugt, da es mehr Bandbreite bei weniger Signalverlust ermöglicht.

InfiniBand-Anschlüsse verfügen über eine Reihe standardisierter Formate wie QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), das aufgrund seines hochdichten Designs Datenübertragungsraten mit QDR-, FDR- und EDR-Geschwindigkeit unterstützt; dieser Anschluss ist vielseitig genug, um sowohl mit Kupfer- als auch mit Glasfaserkabeln verwendet werden zu können, was die Netzwerkplanung flexibel und skalierbar macht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Infiniband-Kabel zusammen mit ihren Anschlüssen entscheidende Elemente beim Aufbau einer starken und anpassungsfähigen Hochleistungsnetzwerkinfrastruktur sind, bei der unterschiedliche Raten-/Entfernungskombinationen für eine effiziente Kommunikation innerhalb eines Netzwerks erforderlich sein können.

Port- und Knotenkonfiguration

In einem InfiniBand-Netzwerk ist die Port- und Knotenkonfiguration der Prozess des Einrichtens und Verwaltens von Netzwerkports sowie Knoten im Hinblick auf die Optimierung von Leistung und Zuverlässigkeit. Ein Port bezieht sich in diesem Fall auf die Schnittstelle, über die ein Gerät eine Verbindung zum Netzwerk herstellt; Switches oder Adapter können viele Ports haben, um mehrere Verbindungen zu unterstützen. Knoten hingegen sind einzelne Geräte oder Systeme, die mit einem Netzwerk verbunden sind, wie beispielsweise Server und Speichergeräte.

Um Ports zu konfigurieren, muss man ihnen Adressen zuweisen und sicherstellen, dass sie ordnungsgemäß zugewiesen werden, damit die Belastung der Netzwerke ausgeglichen ist. InfiniBand-Switches nutzen fortschrittliche Algorithmen zur Portzuordnung und Datenpfadoptimierung. Dies ermöglicht eine dynamische Zuweisung, die den Durchsatz an allen Punkten maximiert und gleichzeitig Verzögerungen innerhalb eines bestimmten Abschnitts des Systems minimiert.

Andererseits ist es beim Konfigurieren eines Knotens erforderlich, einige Netzwerkparameter wie Knoten-GUIDs (Globally Unique Identifiers) sowie Richtlinien für Subnetzmanager anzugeben. Der Subnetzmanager erkennt alle Knoten innerhalb seiner Fabric-Topologiebeschreibung und konfiguriert dann jeden Knoten zusammen mit seinen Verbindungen. Er führt unter anderem die Pfadauflösung durch, beispielsweise Leistungsüberwachung und Fehlermanagement, wodurch ein effizienter Netzwerkbetrieb gewährleistet wird, indem potenzielle Probleme umgehend behoben werden, wo immer sie auftreten.

Die Port- und Knotenkonfiguration muss effektiv erfolgen, wenn überhaupt eine Hochgeschwindigkeitskommunikation mit geringer Latenz in InfiniBand-Netzwerken erreicht werden soll. Administratoren sollten diese Komponenten daher bei der Verwaltung sorgfältig planen, damit eine nahtlose Datenübertragung stattfinden und so eine robuste Leistung solcher Umgebungen gewährleistet werden kann, die für Hochleistungsrechnerzwecke verwendet werden.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist Infiniband und worin besteht der Unterschied zu anderen Netzwerktechnologien?

A: InfiniBand wird hauptsächlich in Hochleistungs-Computing-Umgebungen eingesetzt und ist eine Hochgeschwindigkeits-Netzwerktechnologie mit geringer Latenz. Die Datenübertragungsraten sind viel höher als bei herkömmlichen Ethernet-Netzwerken und die Latenzen sind geringer, was es für die Verbindung von Servern, Speichergeräten und GPUs nützlich macht. Auch Supercomputer nutzen diese Technologie, weil sie große Datenmengen effizient verarbeiten kann.

F: Wer verwaltet die Infiniband-Spezifikation?

A: Die InfiniBand Trade Association (IBTA) pflegt und entwickelt die InfiniBand-Spezifikation. Die IBTA stellt sicher, dass die Produkte verschiedener Anbieter zusammenarbeiten können, sodass umfassende Lösungen entstehen.

F: Was sind die Hauptvorteile der Verwendung von Infiniband für die Datenübertragung?

A: Im Vergleich zu Gigabit Ethernet oder Fibre Channel – die als herkömmliche Netzwerktechnologien gelten – sind geringere Latenz, höherer Durchsatz und bessere Skalierbarkeit einige der vielen Vorteile, die die Verwendung von Infiniband zur Datenübertragung mit sich bringt. Daher eignet es sich für Szenarien, in denen eine schnelle und zuverlässige Informationsübertragung erforderlich ist, wie etwa in Rechenzentren oder HPC-Clustern.

F: Kann Infiniband in Verbindung mit Ethernet-Netzwerken verwendet werden?

A: Ja. Durch geeignete Gateways oder Adapter, die eine Integration zwischen beiden ermöglichen, können Unternehmen weiterhin die höheren Geschwindigkeiten von InfiniBand nutzen und gleichzeitig die Kompatibilität mit vorhandenen Ethernet-Infrastrukturen beibehalten.

F: Welche Datenübertragungsraten kann Infiniband unterstützen?

A: Mit NDR (Next Data Rate) bei 400 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde) kann InfiniBand selbst sehr anspruchsvolle Anwendungen wie KI-Workloads oder wissenschaftliche Simulationen bewältigen, die einen extrem hohen Durchsatz erfordern.

F: Wie stellt Infiniband sicher, dass die Dienstqualität (QoS) für kritische Anwendungen geeignet ist?

A: Der Datenverkehr kann priorisiert werden und die Bandbreite kann per Infiniband zugewiesen werden, sodass QoS unterstützt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass wichtige Programme genügend Netzwerkressourcen erhalten, damit sie optimal funktionieren. Virtuelle Lanes und Service Levels gehören zu den Funktionen, die dazu beitragen, eine konsistente und zuverlässige Datenübertragung sicherzustellen.

F: Was sind einige Komponenten einer InfiniBand-Netzwerkarchitektur?

A: Zu den Komponenten einer InfiniBand-Netzwerkarchitektur gehören Host Channel Adapter (HCAs), Target Channel Adapter (TCAs), InfiniBand-Switches und Netzwerkadapter, die zusammen ein Switched Fabric bilden, das zum Verbinden von Servern und Speichergeräten verwendet wird und so eine Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen ihnen ermöglicht.

F: Wie erreicht Infiniband eine geringere Latenz im Vergleich zu anderen Netzwerktechnologien?

A: Im Gegensatz zu herkömmlichen Ethernet-Netzwerken erreicht diese Technologie eine geringere Latenz durch die Verwendung eines optimierten Protokollstapels sowie eines effizienten Hardwaredesigns. Dazu werden HCAs verwendet, die die CPU von Verarbeitungsaufgaben entlasten und so die Zeit für die Datenübertragung über ein Netzwerk verkürzen. Dies führt zu deutlich geringeren Latenzen.

F: Welche Unternehmen bieten Infiniband-Produkte und -Lösungen an?

A: Die Hauptlieferanten dieser Art von Artikeln sind NVIDIA (ehemals Mellanox), Intel und andere Unternehmen, die sich auf Hochleistungsrechner und Rechenzentrumstechnologie spezialisiert haben. Sie bieten Cluster mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über verschiedene Modelle an, wie Adapter oder Switches, neben anderen Komponenten, die zum Aufbau von Hochgeschwindigkeitsclustern/-verbindungen erforderlich sind.

F: Funktioniert Infiniband gut mit der Verbindung von GPUs im Hochleistungsrechnen?

A: Ja, und zwar auf effiziente Weise, da die niedrigen Latenzen in Verbindung mit hohen Datenübertragungsraten eine optimale Verbindung zwischen diesen beiden Geräten ermöglichen und so die Kommunikation bei der Durchführung von Rechenaufgaben wie Deep Learning oder wissenschaftlichen Simulationen, die eine solche Funktionalität erfordern, effektiv gestalten.