Die Leistungsfähigkeit von Mellanox Infiniband entfesseln: Alles, was Sie wissen müssen

Die Mellanox InfiniBand-Technologie, Hochleistungscomputer (HPC) und moderne Rechenzentren sind zu wichtigen Innovationen geworden. Infiniband ist eine Netzwerklösung mit hohem Durchsatz und geringer Latenz, die beispiellose Datenübertragungsgeschwindigkeiten bietet, die für komplizierte Berechnungen sowie Big-Data-Analysen erforderlich sind. Sie verbessert die Verarbeitungseffizienz erheblich und reduziert gleichzeitig den CPU-Overhead durch Remote Direct Memory Access (RDMA), wodurch Computer direkt in die Speicherbereiche der anderen Computer lesen und schreiben können, ohne das Betriebssystem zu verwenden. Diese Technologie verfügt über flexible Architekturen, die nach oben oder unten skaliert werden können, wodurch sie für verschiedene Arten von Aufgaben geeignet ist, von der wissenschaftlichen Forschung bis hin zur künstlichen Intelligenz, einschließlich maschinellem Lernen – alles hängt von Ihrer Vorstellungskraft ab! Wenn Sie die technischen Details und Bereitstellungsmethoden von Mellanox Infiniband kennen, kann dies für jedes Unternehmen, das seine Computerinfrastruktur optimieren möchte, enorme Leistungssteigerungen bedeuten.

Was ist Infiniband und wie funktioniert es?

InfiniBand-Technologie verstehen

Hochleistungsrechner und Rechenzentren verlassen sich stark auf die InfiniBand-Technologie, einen Kommunikationsstandard. Dies geschieht, indem Server über ein schnelles Netzwerk mit Speichersystemen verbunden werden, sodass eine schnelle Kommunikation und geringe Latenz zwischen den beiden Verbindungspunkten gewährleistet ist. Das Hauptmerkmal von InfiniBand, das es effizienter als andere Protokolle macht, ist die Möglichkeit, Remote Direct Memory Access (RDMA) zu verwenden. Dies bedeutet, dass Daten direkt vom Speicher eines Computers in den eines anderen übertragen werden können, ohne die CPU-Verarbeitung zu durchlaufen, wodurch der Overhead erheblich reduziert und die Effizienz gesteigert wird. Diese Netzwerke können viele Geräte gleichzeitig unterstützen und bei Bedarf auch schnell skaliert werden. Daher eignen sie sich für verschiedene komplexe Programme wie wissenschaftliche Forschung, KI-Entwicklung oder Big Data-Analyse.

Unterschiede zwischen Infiniband und Ethernet

Beim Vergleich von Ethernet und InfiniBand lassen sich mehrere Unterschiede erkennen, insbesondere bei ihren Anwendungen in Rechenzentren und im Hochleistungsrechnen (HPC).

Geschwindigkeit und Latenz:

• InfiniBand: Es ist für seinen hohen Durchsatz und seine geringe Latenz bekannt und ermöglicht Geschwindigkeiten von bis zu 200 Gbit/s mit Latenzen von einigen Mikrosekunden.
• Ethernet: Normalerweise weist Ethernet höhere Latenzen auf als InfiniBand. Moderne Ethernet-Technologien wie 100 GbE haben dies jedoch erheblich verbessert, obwohl sie immer noch eine Latenz von mehreren zehn Mikrosekunden aufweisen und mit Geschwindigkeiten von 100 Gbps arbeiten können.

Protokolleffizienz:

• InfiniBand: Hierbei wird Remote Direct Memory Access (RDMA) genutzt, wodurch die Speicherübertragung zwischen Systemen ohne CPU-Eingriff möglich ist und der Overhead dadurch erheblich reduziert wird.
• Ethernet: Obwohl Ethernet auch RDMA über RoCE (RDMA over Converged Ethernet) unterstützt, entsteht aufgrund der zusätzlichen Protokollverarbeitung normalerweise mehr Overhead.

Skalierbarkeit:

• InfiniBand: Es verfügt über eine hervorragende Skalierbarkeit, da es mithilfe einer Switch-Fabric-Architektur, die den Datenverkehr großer Netzwerke effizient abwickelt, Tausende von Knoten mit minimalem Leistungsabfall unterstützen kann.
• Ethernet: Obwohl es ähnlich skalierbar ist wie Infiniband, kann es bei zunehmender Knotenanzahl, insbesondere in Rechenzentrumsumgebungen mit hoher Dichte, zu einer deutlicheren Leistungsverschlechterung kommen.

Kosten und Einführung:

• Ethernet: Obwohl es ähnlich skalierbar ist wie Infiniband, kann es bei zunehmender Knotenanzahl, insbesondere in Rechenzentrumsumgebungen mit hoher Dichte, zu einer deutlicheren Leistungsverschlechterung kommen.
• InfiniBand: Lösungen, die auf dieser Technologie basieren, sind im Allgemeinen kostspielig und werden daher nur in speziellen Bereichen eingesetzt, in denen maximale Leistung erforderlich ist, wie z. B. HPC-Cluster.
• Ethernet: Kostengünstig und in verschiedenen Branchen weit verbreitet, da seine Vielseitigkeit und einfache Integration in bestehende Netzwerke aufgrund seiner Natur als Standardprotokoll möglich ist.

Anwendungsfälle:

• InfiniBand wird typischerweise dort eingesetzt, wo eine extrem hohe Leistung erforderlich ist, beispielsweise in wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen, KI-Entwicklungslaboren, bei der Big Data-Analyse usw.
• Ethernet: Bevorzugte Wahl für allgemeine DC-Netzwerke, Unternehmens-LANs und Umgebungen mit gemischter Nutzung aufgrund des größeren Kompatibilitätsbereichs und der geringeren Kosten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl Infiniband als auch Ethernet in vernetzten Computerumgebungen eine wichtige Rolle spielen. Infiniband ist jedoch aufgrund seiner Geschwindigkeit, geringen Latenz und Protokolleffizienz besser für Hochleistungsrechneraufgaben geeignet, während Ethernet aufgrund seiner Flexibilität, Kosteneffizienz und weiten Verbreitung für eine größere Bandbreite von Anwendungen geeignet ist.

Anwendungen von Infiniband im Hochleistungsrechnen

Aufgrund seiner unvergleichlichen Schnelligkeit, der vernachlässigbaren Wartezeit und der großen Kapazität ist InfiniBand in High-Speed-Computing-Umgebungen (HPC) unverzichtbar. Ein Hauptanwendungsgebiet dieser Technologie sind HPC-Cluster, in denen viele Rechenknoten mithilfe von InfiniBand-Verbindungen schnell kommunizieren müssen, wodurch die Rechenleistung und -effizienz erheblich verbessert werden.

Darüber hinaus verlassen sich wissenschaftliche Forschungseinrichtungen wie solche, die sich mit Klimamodellierung, molekulardynamischen Studien oder Genomsequenzierung befassen, stark auf InfiniBands. Solche datenintensiven Vorgänge erfordern schnelle Übertragungsgeschwindigkeiten und minimale Latenzen beim Umgang mit großen Datensätzen. Auch während der Trainingsphasen für Deep-Learning-Modelle, bei denen ein häufiger Informationsaustausch zwischen GPUs, KI und maschinellen Lernumgebungen stattfindet, ist InfiniBand sehr nützlich.

Darüber hinaus profitieren Big-Data-Analysen erheblich von Infinibands geringer Latenz und hoher Bandbreite. Bei der Verarbeitung großer Informationsmengen ist es erforderlich, diese Daten mit höheren Raten abzurufen und zu übertragen. Daher ist Infiniband ein unverzichtbares Werkzeug, um die Verarbeitungszeiten zu verkürzen und gleichzeitig die Gesamtsystemleistung zu verbessern.

Wie verbessern Mellanox Infiniband-Switches die Netzwerkleistung?

Funktionen der Mellanox Infiniband-Switches

Um eine herausragende Netzwerkleistung zu erzielen, sind Mellanox InfiniBand-Switches mit einer Vielzahl von Funktionen ausgestattet, wie zum Beispiel:

1. Hohe Bandbreite: Jeder Port des Mellanox InfiniBand-Switches unterstützt eine Bandbreite von bis zu 400 Gb/s. Dies ist für Hochleistungsrechner wichtig, da es schnellere Datenübertragungsraten garantiert.
2. Geringe Latenz: Diese Geräte haben eine sehr geringe Latenz, normalerweise unter 100 Nanosekunden. Eine extrem geringe Latenz ist für das Echtzeittraining von KI-Modellen, wie etwa die Verarbeitung von Live-Informationen, wünschenswert.
3. Skalierbarkeit: Die Skalierbarkeitsfunktion ermöglicht es Ihnen, Ihr Rechenzentrum zu erweitern, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Adaptives Routing und Überlastungskontrolle sorgen dafür, dass die Spitzenleistung auch bei starker Netzwerkerweiterung erhalten bleibt.
4. Energieeffizienz: Diese Switches wurden mithilfe eines stromsparenden Designs entwickelt, sodass sie weniger Strom verbrauchen als andere, ohne ihre Leistungsfähigkeit in großen Rechenzentren zu beeinträchtigen.
5. Quality of Service (QoS): In jedem Mellanox InfiniBand-Switch sind QoS-Funktionen integriert. Das bedeutet, dass bestimmten Paketen Vorrang vor anderen eingeräumt wird, wodurch Verzögerungen reduziert und die Zuverlässigkeit kritischer Anwendungen verbessert wird.
6. Integrierte Verwaltungstools: Diese Tools ermöglichen die einfache Konfiguration, Überwachung und Wartung von Netzwerken über ein benutzerfreundliches Softwarepaket, das zusammen mit dem Switch selbst bereitgestellt wird. Dies spart nicht nur Zeit, sondern ermöglicht es auch, nach einem Ausfall schnell wieder online zu gehen und so die Ausfallzeit für Benutzer zu minimieren.

Zusammen ermöglichen diese Funktionen den Mellanox Infiniband-Switches, die Netzwerkleistung in HPC- (High-Performance Computing) und Big Data Analytics-Umgebungen deutlich zu verbessern, in denen große Datenmengen schnell zwischen verschiedenen Punkten im Netzwerk übertragen werden müssen.

Die Rolle von Mellanox Infiniband in Systemen mit geringer Latenz und hohem Durchsatz

Moderne Verbindungslösungen von Mellanox InfiniBand sind ein wichtiger Bestandteil von Systemen mit geringer Latenz und hohem Durchsatz; sie ermöglichen eine schnelle Datenübertragung und minimale Verzögerungen. Der Einsatz hochentwickelter Technologien stellt sicher, dass Pakete mit extrem geringer Latenz gesendet werden, normalerweise weniger als hundert Nanosekunden. Für Algorithmen wie KI-Modelltraining, Hochfrequenzhandel oder Echtzeitanalysen, bei denen jede Millisekunde zählt, ist dies sehr wichtig. Darüber hinaus ermöglicht die Unterstützung von Durchsatzraten von bis zu 400 Gb/s pro Port eine effiziente Verwaltung riesiger Informationsmengen; daher ist es die beste Wahl für Umgebungen, die eine schnelle Verarbeitung und Datenübertragung erfordern. Zu den weiteren Betriebsmerkmalen gehören Überlastungskontrolle sowie adaptives Routing, die die Leistung weiter verbessern, indem sie sicherstellen, dass es innerhalb großer Rechenzentrumsinfrastrukturen zu keinen Kommunikationsunterbrechungen kommt. Durch die Integration mit energiesparenden Designs und leistungsstarken Verwaltungstools verbessert Mellanox InfiniBand nicht nur die Leistung, sondern verbessert auch die Betriebseffizienz und spart Strom in modernisierten Rechenzentren.

Bereitstellungsszenarien für Mellanox Infiniband-Switches

Mellanox InfiniBand-Switches werden in vielen verschiedenen High-Performance-Computing- (HPC) und Rechenzentrumsumgebungen eingesetzt. HPC-Cluster verlassen sich auf InfiniBand-Switches für eine Kommunikation mit extrem niedriger Latenz und hohem Durchsatz, der für die effiziente Ausführung komplizierter Simulationen und Rechenaufgaben erforderlich ist. In Unternehmensrechenzentren verbindet InfiniBand große Speicher mit Rechenressourcen, sodass Benutzer schnell auf ihre Informationen zugreifen und gleichzeitig die Gesamtkosten senken können. Darüber hinaus wird Mellanox Infiniband von Cloud-basierten Plattformen eingesetzt und verbessert die Leistung virtualisierter Infrastrukturen, indem es schnelle Datenübertragungsraten und eine zuverlässige Servicebereitstellung gewährleistet. Dieselben Switches werden auch in KI- und maschinellen Lernplattformen eingesetzt, wo sie das Training großer Modelle ermöglichen, indem sie die für die Kommunikation zwischen den Knoten des Handlers erforderliche Netzwerkbandbreite bei minimalen erforderlichen Latenzen bereitstellen.

Was sind die Schlüsselkomponenten eines Infiniband-Netzwerks?

Arten von Infiniband-Adaptern und Adapterkarten

Im High-Performance-Computing (HPC) und in Rechenzentren sind Infiniband-Adapter und Adapterkarten für eine schnelle Kommunikation unverzichtbar. Es gibt verschiedene Hardwaretypen, jeder davon mit Funktionen, die für bestimmte Infrastrukturanforderungen entwickelt wurden. Die wichtigsten sind:

1. Host Channel Adapter (HCAs): Diese dienen zum Verbinden von Servern mit einem InfiniBand-Netzwerk, das niedrige Latenzzeiten bei hoher Bandbreite bietet und sich daher für Systeme eignet, deren Leistung auf Geschwindigkeit angewiesen ist. Der direkte Speicherzugriff zwischen Rechenknoten funktioniert ohne sie nicht.
2. Aktive optische Kabel (AOCs) und Direct Attach Copper (DAC)-Kabel: AOCs oder DACs werden verwendet, um Infiniband-Switches physisch mit Servern oder Speichergeräten zu verbinden. Wenn aufgrund der höheren Signalintegrität eine Verbindung über größere Entfernungen gewünscht ist, sind AOCs DACs vorzuziehen, da sie sich nur für kürzere Entfernungen eignen, aber geringere Kosten pro Verbindung verursachen und somit einfacher zu installieren sind.
3. Intelligente Adapter: Sie verfügen über viele erweiterte Funktionen, einschließlich der Auslagerung der Netzwerkverarbeitung von der CPU auf den Adapter selbst. Dadurch wird die Gesamteffizienz eines Systems verbessert, insbesondere bei hohen Datenverarbeitungsanforderungen, wie sie in KI- oder maschinellen Lernumgebungen vorkommen.

Alle diese Adapter zusammen gewährleisten eine reibungslose Hochgeschwindigkeitsvernetzung, sodass moderne Computersysteme komplexe Datenoperationen ohne Probleme durchführen können.

Bedeutung von QSFP56-Anschlüssen und OSFP

Konnektoren wie QSFP56 (Quad Small Form-factor Pluggable 56) und OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) sind in aktuellen schnellen Netzwerksystemen, insbesondere HPC (High-Performance Computing) und Rechenzentren, von grundlegender Bedeutung. QSFP200-Anschlüsse unterstützen Datenraten von bis zu 56 Gbit/s und sind daher ideal für Anwendungen mit hohen Bandbreitenanforderungen und geringer Latenz. Sie sind so konzipiert, dass sie mit früheren Versionen kompatibel sind und so Flexibilität bei der Integration in eine bereits vorhandene Infrastruktur gewährleisten.

Im Gegensatz zu QSFP56 ist dieser Typ so konstruiert, dass er viel größere Informationsmengen verarbeiten kann, die bis zu viermal so groß sein können wie die zuvor genannten. Darüber hinaus sind sie wärmeleitfähiger, sodass Netzwerkgeräte der nächsten Generation sie ohne Probleme im Zusammenhang mit ihrer Wärmeleistung verarbeiten können. Andererseits fördern beide Typen Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit bei der Datenübertragung mit sehr hohen Geschwindigkeiten und gewährleisten so eine effiziente Kommunikation zwischen verschiedenen Netzwerkgeräten. Ihre Nutzung wird durch den ständig steigenden Bedarf an Verarbeitungsleistung und die Geschwindigkeit der Informationsübertragung von einem Punkt zum anderen vorangetrieben, insbesondere in Bereichen wie KI und maschinellem Lernen, in denen riesige Datenmengen verwendet werden.

Auswahl zwischen optischen und aktiven optischen Kabeln

Beim Vergleich von Glasfaserkabeln (OF) und aktiven optischen Kabeln (AOC) müssen Sie die spezifischen Anforderungen Ihrer Netzwerkumgebung berücksichtigen. Jedes Kabel hat seine eigenen Stärken und Anwendungsfälle.

Glasfaser:

• Entfernung: Glasfaserkabel können Daten ohne großen Signalverlust über große Entfernungen übertragen und sind daher ideal für große Rechenzentren und Backbone-Netzwerke.
• Die Bandbreite ist sehr wichtig, da sie Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen unterstützt und dazu beiträgt, dass das Netzwerk effizient läuft.
• Haltbarkeit: Glasfasern sind im Allgemeinen stärker als andere Kabeltypen und werden nicht so leicht durch elektromagnetische Interferenzen (EMI) beeinträchtigt, was bedeutet, dass sie in vielen verschiedenen Umgebungen gut funktionieren.

Aktive optische Kabel (AOC):

• Benutzerfreundlichkeit: AOC integriert die Kabelenden mit optischen Transceivern und ermöglicht so eine einfache Installation ohne Verwendung weiterer Teile.
• Kostengünstig für kurze Distanzen: Diese sind tendenziell günstiger als OF, wenn sie über kürzere Distanzen verwendet werden, z. B. innerhalb eines Racks oder zwischen benachbarten Racks.
• Flexibilität und Gewicht: Im Gegensatz zu herkömmlichen Glasfaserkabeln, die sperrig und starr sind, sind AOCs leicht und können daher problemlos durch enge Räume verlegt werden.

Letztendlich sollten Sie sich je nach Entfernungsanforderungen, Budgetbeschränkungen und spezifischen Netzwerkanforderungen usw. entweder für OF oder AOC entscheiden. Im Allgemeinen bevorzugen die Menschen Glasfaser für die Hochgeschwindigkeitskommunikation über große Entfernungen, während sie sich für aktive optische Kabel entscheiden, wenn sie Verbindungen über kurze Entfernungen bereitstellen, bei denen die einfache Installation und Flexibilität am wichtigsten sind.

Wie nutzt NVIDIA die Mellanox Infiniband-Technologie?

Übersicht über die NVIDIA Mellanox-Integration

NVIDIA hat die Mellanox InfiniBand-Technologie genutzt, um seine Lösungen für High-Performance Computing (HPC), künstliche Intelligenz (KI) und Rechenzentrumslösungen zu verbessern. Für datenintensive Anwendungen und Workloads bietet Mellanox InfiniBand extrem niedrige Latenz, hohen Durchsatz und effiziente Skalierbarkeit. Diese allgemeinen Fähigkeiten wurden von NVIDIA in HPC-Systemen durch die Integration ihrer GPUs und eines Software-Stacks mit Mellanox InfiniBand verbessert, wodurch der Informationsaustausch beschleunigt und gleichzeitig die Verarbeitung beschleunigt wird. Dies ermöglicht unter anderem wissenschaftliche Forschung bis hin zum KI-Training, bei dem verschiedene Ressourcen für Berechnungen über ein riesiges Netzwerk gebündelt werden müssen, in dem verschiedene Computerknoten ihre Speicherkapazität miteinander teilen, um mehr Berechnungen gleichzeitig durchzuführen und so den Zeitaufwand zu reduzieren.

Vorteile von NVIDIA Infiniband in Rechenzentren

Rechenzentren profitieren von der NVIDIA InfiniBand-Technologie. Diese Technologie kann die Betriebsfähigkeit und Effizienz von Rechenzentren deutlich verbessern. Erstens bietet InfiniBand eine sehr geringe Latenz und gleichzeitig einen hohen Durchsatz, der für die schnellstmögliche Verarbeitung großer Datenmengen erforderlich ist, wie sie unter anderem von Systemen wie KI und maschinellem Lernen gefordert wird, die im Hochleistungsrechnen (HPC) eingesetzt werden. Allein diese Funktion macht es ideal für Workloads, bei denen viele Informationen schnell zwischen verschiedenen Punkten verschoben werden müssen.

Zweitens bedeutet dies aufgrund der außergewöhnlichen Skalierbarkeit, dass selbst wenn sich die Größe oder die Anforderungen eines Unternehmens, das ein bestimmtes Rechenzentrum betreibt, erhöhen, die zuvor erreichte Leistung nicht beeinträchtigt wird. Eine Skalierung ist einfach, weil man lediglich leistungsfähigere Geräte in die vorhandene Infrastruktur integrieren und diese neuen Geräte dann mithilfe von InfiniBand-Kabeln neben anderen alten Geräten anschließen muss, sodass sie Teil größerer Fabric-Netzwerke werden, die Tausende und Abertausende gleichzeitig verbundener Knoten unterstützen können. Dabei bleibt die Robustheit während dieser Verbindungen erhalten. Auch die Systemzuverlässigkeit darf nicht beeinträchtigt werden, wodurch ein kontinuierlicher Betrieb unter Bedingungen hoher Belastung gewährleistet wird.

Drittens und nicht zuletzt geht es um die Verbesserung der Ressourcennutzung und die Energieeinsparung in den Rechenzentren selbst durch den Einsatz von InfiniBand. Die Ressourcenzuweisung kann durch den Einsatz verschiedener ausgefeilter Mechanismen wie adaptives Routing und viele andere erheblich verbessert werden. Diese zielen darauf ab, durch Überbuchung verursachte Überlastungen zu reduzieren, insbesondere während der Spitzenzeiten, wenn das Verkehrsaufkommen dazu neigt, die verfügbare Bandbreitenkapazität zu überschreiten, was zu häufigen Paketverlusten und damit zu erneuten Übertragungen führt und dadurch unnötig viel Strom verbraucht. Daher würde die Einführung von Infiniband eine bessere Gesamtsystemleistung ermöglichen und die Betriebskosten erheblich senken.

Aktive optische vs. optische Adapter von NVIDIA

Rechenzentren verlassen sich bei der Konnektivität auf aktive optische Kabel (AOCs) und optische Adapter von NVIDIA. Jeder dieser Adapter bietet seine eigenen Vorteile und ist für unterschiedliche Anwendungen geeignet.

Aktive optische Kabel (AOCs): Diese Kabel sind einzigartig, da sie über integrierte aktive elektrische Komponenten verfügen, die Signale innerhalb derselben Leitung von elektrisch in optisch und umgekehrt umwandeln können. Durch diese Umwandlung können AOCs über lange Distanzen ohne Verlust der Signalqualität verwendet werden, was sie ideal für den Einsatz in großen Rechenzentren macht. Sie sind außerdem sehr leicht und flexibel, sodass sie auch bei beengten Platzverhältnissen problemlos verwaltet und installiert werden können.

Optische Adapter: Diese Geräte werden immer dann benötigt, wenn Sie ein Netzwerkgerät direkt an ein Glasfaserkabel anschließen möchten. Sie fungieren als Brücke zwischen diesen beiden Medientypen und ermöglichen die Übermittlung von Informationen über sie. Die Kompatibilität optischer Adapter kann nicht genug betont werden, da viele Protokolle die Unterstützung unterschiedlicher Standards erfordern, wenn die eigene Netzwerkarchitektur gut funktionieren soll.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass aktive optische Kabel integrierte Lösungen sind, die die Installation vereinfachen und gleichzeitig eine höhere Leistung über längere Distanzen bieten. Optische Adapter bieten flexiblere Möglichkeiten, verschiedene Arten von Geräten mit der Glasfaserinfrastruktur in Rechenzentren zu verbinden. Alle diese Elemente tragen erheblich zur Optimierung der Geschwindigkeiten bei, die die heutigen digitalen Netzwerke für eine effiziente Datenübertragung zwischen verschiedenen Standorten benötigen.

Wie wählen Sie den richtigen Infiniband-Switch für Ihre Anforderungen aus?

Auswerten der Port- und Datenratenanforderungen

Um die bestmögliche Leistung und Skalierbarkeit zu gewährleisten, ist es wichtig, bei der Auswahl des InfiniBand-Switches die Datenratenanforderungen sowie die Portanzahl zu bewerten. Bestimmen Sie zunächst, wie viele Ports erforderlich sind. Denken Sie an die Größe Ihres Rechenzentrums und die Anzahl der Geräte, die eine Verbindung benötigen. Dies kann durch die aktuelle oder die erwartete zukünftige Arbeitslast beeinflusst werden. Zweitens werden die Datenratenanforderungen bewertet, die von den verwendeten spezifischen Anwendungen und den Anforderungen an die Netzwerkbandbreite abhängen. Verschiedene Modelle unterstützen unterschiedliche Geschwindigkeiten, darunter 40 Gbit/s (QDR), 56 Gbit/s (FDR) oder sogar noch mehr, um die verschiedenen von den Benutzern benötigten Leistungsstufen zu erreichen. Es ist wichtig, die Leistungsfähigkeit eines Switches mit seinem erwarteten Durchsatz abzustimmen, damit bei der Datenübertragung keine Engpässe auftreten. Diese beiden Faktoren sollten ausgewogen sein: Portanzahl vs. Datenraten. Wenn Sie einen InfiniBand-Switch auswählen, sollte dieser die Leistungsstandards für Ihr Netzwerk erfüllen und gleichzeitig Raum für zukünftiges Wachstum bieten.

Grundlegendes zu 1U- und 64-Port-Konfigurationen

Ein weiterer wichtiger Faktor, den Sie bei der Auswahl eines InfiniBand-Switches berücksichtigen sollten, ist die Verfügbarkeit physischer und logischer Konfigurationen. Es gibt beispielsweise 1U- und 64-Port-Modelle. Der Begriff „1U“ bezieht sich auf den Formfaktor eines Switches, was bedeutet, dass er in einem Standard-Server-Rack eine Höheneinheit (oder 1.75 Zoll) einnimmt. Diese geringe Größe ist hilfreich, um in überfüllten Rechenzentren, in denen viele Maschinen dicht beieinander stehen müssen, Platz zu sparen. Trotzdem verfügen solche Switches über leistungsstarke Leistungsmerkmale und können trotz ihrer Kompaktheit zahlreiche Ports aufnehmen.

Eine 64-Port-Konfiguration gibt an, wie viele Ports auf dem Switch selbst vorhanden sind – und wie zu erwarten hat dies direkte Auswirkungen auf die Konnektivitätsoptionen. Wenn 64 Ports verfügbar sind, können Benutzer mehrere Geräte verbinden. Dadurch können mehr Serverknoten oder andere Geräte direkt an einen einzigen Switch angeschlossen werden. Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn Sie mit groß angelegten Bereitstellungen oder Hochleistungscomputerumgebungen arbeiten, die umfassende Konnektivität bei geringer Latenz erfordern.

Diese Konfigurationen sparen Platz und garantieren gleichzeitig ausreichende Verbindungen und Leistung, die für die wachsenden Anforderungen heutiger Rechenzentren erforderlich sind. Durch Abwägung der Portkapazität mit Formfaktorüberlegungen können Unternehmen ihre Netzwerkinfrastruktur effektiv erweitern, ohne auf irgendeiner Ebene des Systemarchitektur-Entwurfsprozesses Leistungsstandards zu opfern.

Nicht blockierende und nicht verwaltete Optionen berücksichtigen

Es ist von entscheidender Bedeutung, die Vorteile und Einsatzmöglichkeiten von nicht blockierenden im Vergleich zu nicht verwalteten InfiniBand-Switches in verschiedenen Umgebungen zu verstehen.

Nicht blockierende Switches: Ein nicht blockierender Switch garantiert den höchstmöglichen Durchsatz, indem er die gleichzeitige Verbindung jedes Eingangsports mit jedem Ausgangsport ohne Bandbreitenverlust ermöglicht. Dies ist wichtig für High-Performance-Computing (HPC) und datenintensive Anwendungen, die für optimale Leistung eine konstante Bereitstellung von Datenpaketen benötigen. Sie reduzieren Engpässe, was zu einer besseren Gesamtnetzwerkeffizienz führt, und sind daher ideal, wenn Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen in Verbindung mit Echtzeitverarbeitung erforderlich sind.

Nicht verwaltete Switches: Im Gegensatz dazu bieten nicht verwaltete Switches Plug-and-Play-Einfachheit zu geringeren Kosten ohne Konfigurationsoptionen. Sie sind im Allgemeinen einfacher zu implementieren und zu warten als ihre verwalteten Gegenstücke; daher können sie gut in kleineren Netzwerken oder weniger anspruchsvollen Umgebungen funktionieren, in denen Funktionen wie Verkehrsmanagement oder Überwachung nicht kritisch sind. Obwohl ihnen einige erweiterte Funktionen verwalteter Switches fehlen, bieten sie dennoch eine zuverlässige Leistung, die für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) und bestimmte Szenarien geeignet ist, in denen die Vereinfachung der Netzwerkseite im Vordergrund steht.

Um sich zwischen nicht blockierenden und nicht verwalteten Switches zu entscheiden, müssen Sie Ihre Netzwerkanforderungen unter Berücksichtigung von Budgetbeschränkungen und Toleranzniveaus hinsichtlich der Komplexität der Infrastruktur bewerten. Während nicht blockierende Switches am besten für Umgebungen geeignet sind, die maximale Leistungsfähigkeit bei minimaler Verzögerungszeit erfordern, stellen nicht verwaltete Switches kostengünstige Direct-Forward-Lösungen für Anforderungen auf niedriger Ebene dar.

Referenzquellen

InfiniBand

Skalierbarkeit

Supercomputer

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist Mellanox Infiniband und warum ist es wichtig?

A: Mellanox InfiniBand ist eine schnelle Verbindungstechnologie, die für High-Performance-Computing (HPC) und Rechenzentren entwickelt wurde. Sie gewährleistet geringe Latenz und hohe Bandbreite, die für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Datenübertragung und -verarbeitung erforderlich sind.

F: Was sind die Hauptmerkmale von Mellanox Infiniband?

A: Zu den Hauptmerkmalen von Mellanox Infiniband gehören geringe Latenz, hoher Durchsatz, Skalierbarkeit, hohe Bandbreite, Dienstqualität (QoS) und Unterstützung für fortschrittliche Technologien wie RDMA und In-Network-Computing.

F: Wie erreicht Mellanox Infiniband eine geringe Latenz und eine hohe Bandbreite?

A: Das System erreicht dies durch die Verwendung einer verbesserten Verbindungsarchitektur, eine effiziente Nutzung von Ressourcen und die Einführung von Funktionen wie RDMA, die einen direkten Zugriff auf den Speicher eines Computers in den eines anderen ermöglichen.

F: Was sind die Unterschiede zwischen SDR, DDR, QDR, FDR, EDR, HDR und NDR in Infiniband?

A: Diese Abkürzungen stehen für verschiedene Generationen oder Geschwindigkeiten innerhalb von InfiniBand. Dazu gehören Single Data Rate (SDR), Double Data Rate (DDR), Quad Data Rate (QDR), Fourteen Data Rate (FDR), Enhanced Data Rate (EDR), High Data Rate (HDR) und Next Data Rate (NDR); jede nachfolgende Stufe bietet eine höhere Leistung, gemessen in Gigabit pro Sekunde (Gbit/s).

F: Welche Rolle spielt QoS in Mellanox Infiniband-Netzwerken?

A: Quality of Service (QoS) garantiert, dass Pakete entsprechend ihrer Wichtigkeit priorisiert werden, wodurch eine bessere Leistung für anspruchsvolle Apps in zuverlässigen Netzwerken gewährleistet wird.

F: Wie kann Mellanox Infiniband zur Verbesserung der Rechenzentrumsleistung verwendet werden?

A: Um die Effizienz des Rechenzentrums zu verbessern, sollte die Leistung der Server durch Anwendungsbeschleunigung optimiert werden. Dazu sind Verbindungen mit geringer Latenz und hoher Bandbreite erforderlich, die von Mellanox Infiniband bereitgestellt werden.

F: Was macht RDMA und wie hilft es Mellanox Infiniband-Benutzern?

A: RDMA (Remote Direct Memory Access) ist eine Technologie, die es ermöglicht, Daten direkt vom Speicher eines Computers in den eines anderen zu übertragen, ohne dass die CPU beteiligt ist. Dies reduziert die Latenz und erhöht den Durchsatz, sodass sich diese Technologie für Anwendungen mit Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen eignet.

F: Welche Rolle spielt PCIe x16 in Mellanox Infiniband?

A: PCIe x16 bezeichnet die Schnittstelle, die Infiniband-Adapter zur Verbindung mit dem Hostsystem verwenden. Eine höhere Anzahl von Lanes (x16) führt zu schnelleren Datenübertragungsraten, die zum Erreichen von Spitzenleistungsniveaus in InfiniBand-verbundenen Systemen erforderlich sind.

F: Wie handhabt Mellanox Infiniband die Dienstqualität (QoS)?

A: QoS wird in Mellanox InfiniBand durch verschiedene Verkehrsklassen verwaltet, für die jeweils Prioritäten und Bandbreitenzuweisungen definiert sind. Dadurch wird sichergestellt, dass kritische Anwendungen über genügend Ressourcen verfügen, um eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten.

F: Was bedeutet In-Network-Computing und in welcher Beziehung steht es zu Mellanox Infiniband?

A: Der Begriff „In-Network-Computing“ bezieht sich auf die Fähigkeit, Daten innerhalb eines Netzwerks zu verarbeiten und nicht nur auf den Endgeräten selbst. Mellanox InfiniBand unterstützt diese Funktion, die die Datenbewegung erheblich reduzieren und so die Gesamtsystemleistung verbessern kann.

Leseempfehlung: Was ist ein InfiniBand-Netzwerk und der Unterschied zu Ethernet?