InfiniBand est une technologie de câble qui permet un transfert rapide des données. C'est l'un des câbles les plus essentiels des systèmes informatiques actuels, nécessitant une communication rapide et efficace. InfiniBand a une conception unique qui offre une bande passante élevée et une faible latence, ce qui le rend adapté à une utilisation dans les centres de données, les supercalculateurs et les clusters de calcul haute performance. Ce guide couvre tous ces câbles, y compris leurs composants, leurs principes de fonctionnement et leurs avantages par rapport aux méthodes de mise en réseau conventionnelles. En examinant ses spécifications techniques ainsi que les scénarios de déploiement, cet article aidera les lecteurs à comprendre comment InfiniBand peut être utilisé pour répondre aux exigences changeantes du monde numérique d'aujourd'hui, où de nombreuses applications traitent de grandes quantités d'informations.
Qu'est-ce qu'un câble InfiniBand ?
La technologie InfiniBand expliquée
La technologie InfiniBand est une technologie à haut débit architecture d'interconnexion La technologie Infiniband est principalement utilisée dans les supercalculateurs, les centres de données et le calcul haute performance. La transmission simultanée de plusieurs paquets de données via des liaisons point à point améliore considérablement l'efficacité de la bande passante. Cette technologie garantit des connexions à faible latence nécessaires au traitement en temps réel en prenant en charge les modes de communication synchrones et asynchrones. De plus, Infiniband présente une conception modulaire qui permet de créer des structures plus grandes en connectant de nombreux nœuds. Avec sa capacité à gérer de grandes quantités de données à des vitesses élevées, InfiniBand est de plus en plus considéré comme une meilleure alternative qu'Ethernet ou tout autre système de réseau traditionnel, en particulier lorsqu'il s'agit d'applications nécessitant d'énormes quantités de débit associées à de faibles latences.
InfiniBand vs Ethernet : différences clés
InfiniBand et Ethernet sont deux technologies de mise en réseau, mais ils servent des objectifs distincts et des environnements différents, notamment en termes de performances et d'architecture. L'une des principales différences est la bande passante, où InfiniBand peut atteindre des niveaux plus élevés taux de transfert de données, dépassant souvent 200 Gbps. Dans le même temps, dans les implémentations courantes d'Ethernet, il atteint un maximum de 100 Gbps.
De plus, comme il a été conçu pour une communication à faible latence, Infiniband est excellent pour le traitement en temps réel nécessitant des applications telles que le calcul haute performance (HPC) ou des tâches gourmandes en données. Cependant, bien qu'ils aient travaillé sur la réduction de la latence au fil du temps, Ethernet entraîne généralement toujours une surcharge plus élevée, ce qui entraîne une latence plus importante lors de la transmission des données.
Une autre différence importante est l'évolutivité, qui est due à la conception d'InfiniBand. Cette conception permet une mise à l'échelle facile des ressources au sein de structures modulaires utilisées par des environnements dynamiques tels que les centres de données, même si parfois des configurations plus complexes peuvent être nécessaires pour atteindre des niveaux d'évolutivité similaires avec les réseaux Ethernet.
Enfin, il existe des options de transport fiables et non fiables, prises en charge par InfiniBand, qui offrent une flexibilité dans la gestion de leurs données pendant la transmission. En revanche, dans la plupart des cas, Ethernet suit un modèle orienté connexion qui met l'accent sur la fiabilité mais introduit une latence supplémentaire. D'une manière générale, tout en étant une technologie polyvalente et largement adoptée, Ethernet reste un système de réseau à usage général, possédant donc certaines fonctionnalités spécialisées explicitement conçues pour répondre aux besoins des applications hautes performances traitant de grandes quantités d'informations qui seraient mieux servies par InfiniBand.
Types de câbles InfiniBand
Les environnements de centres de données s'appuient sur les câbles InfiniBand pour établir des connexions à haut débit. Il existe trois types de ces câbles :
- Câbles en cuivre actifs (ACC) : ils sont bon marché et disposent d'un conditionnement du signal pour le maintien des performances sur de longues distances. Les ACC fonctionnent mieux dans les connexions à courte distance, généralement dans des racks, et peuvent transmettre des données à des vitesses allant jusqu'à 100 Gbit/s.
- Câbles en cuivre passifs (PCC) : ils sont moins chers que leurs homologues actifs car ils ne comportent pas d'électronique. Ils ne conviennent donc qu'aux portées plus courtes, généralement de l'ordre de 5 à 10 m.
- Les câbles à fibre optique utilisent des signaux lumineux pour la transmission de données, offrant les meilleures performances sur de longues distances parmi les trois types. De plus, ils permettent d'atteindre des vitesses multi-gigabit sur plusieurs kilomètres. Cela rend les fibres optiques idéales pour interconnecter des centres de données ou connecter différentes rangées au sein d'une salle de données, répondant ainsi aux environnements ayant des besoins en bande passante élevés et une faible demande de latence.
Les sélections entre ces types de câbles dépendent de cas d’utilisation spécifiques, en tenant compte de facteurs tels que la distance, le coût et les performances requises à chaque point.
Quelles sont les spécifications des câbles InfiniBand ?
Normes de connexion InfiniBand
L'association commerciale InfiniBand définit des normes pour la connexion InfiniBand, notamment plusieurs spécifications visant à garantir la compatibilité et les performances du transfert de données à haut débit. Voici quelques-unes des normes de connexion les plus importantes :
- Normes de débit de données : InfiniBand prend en charge différents débits de données, notamment SDR (Single Data Rate) à 2.5 Gbit/s, DDR (Double Data Rate) à 5 Gbit/s, QDR (Quad Data Rate) à 10 Gbit/s, FDR (Fourteen Data Rate) à 14 Gbit/s, EDR (Enhanced Data Rate) à 25 Gbit/s, HDR (High Data Rate) à 50 Gbit/s et NDR (Next Data Rate) jusqu'à 100 Gbit/s. Ces améliorations par incréments permettent de meilleures performances pour les applications informatiques hautes performances modernes.
- Normes de facteur de forme : les connecteurs QSFP pour câbles optiques ou en cuivre et les facteurs de forme standard pour différents environnements de déploiement garantissent la flexibilité des types de connexion en fonction des exigences de l'application.
- Normes de protocole : IPoIB — IP over InfiniBand est l'un des protocoles régis par cette association. Il permet une transmission par paquets avec des protocoles RDMA traditionnels qui permettent une utilisation efficace de la mémoire sans intervention du processeur, ce qui entraîne une réduction de la latence et, par conséquent, une augmentation du débit.
Les architectes système et les ingénieurs qui conçoivent ou mettent en œuvre des réseaux infinis dans un environnement de centre de données doivent connaître ces critères pour obtenir les meilleurs résultats.
Débits de données et bande passante
En ce qui concerne InfiniBand, les débits de données définissent la capacité de bande passante d'un réseau, déterminant sa vitesse de transfert de données et ses performances globales. Selon les conclusions des meilleures ressources technologiques actuelles, les connexions InfiniBand peuvent fournir des bandes passantes allant de 2.5 Gbps (SDR) jusqu'à un impressionnant 100 gigabits par seconde (NDR).
- Utilisation de la bande passante : une utilisation efficace de la bande passante est essentielle dans les environnements informatiques hautes performances. Le débit est maximisé tandis que la latence est minimisée en permettant à plusieurs flux de données d'être traités simultanément comme le prévoit l'architecture InfiniBand.
- Nature évolutive : L'évolutivité est un autre aspect crucial qui ne doit pas être négligé lorsqu'il s'agit d'Infiniband ; cela signifie que les organisations peuvent faire évoluer leur capacité à transférer des informations sans avoir à tout repenser chaque fois que de nouvelles normes telles que HDR ou NDR sont adoptées en raison de la complexité croissante des systèmes et des besoins croissants en données.
- Applications dans la réalité : La robustesse d'Infiniband en matière de débit a été utilisée dans divers secteurs qui dépendent fortement du traitement rapide de grandes quantités d'informations, notamment l'exploration scientifique, les salles de marché financières et les centres d'analyse de Big Data où un mouvement rapide des faits est requis avec une capacité d'analyse en temps réel favorisée par ces vitesses, indiquant ainsi la nécessité d'exigences de performances d'adoption de normes de connexion de niveau supérieur.
Comprendre à quelle vitesse une norme d'interconnexion peut transmettre des bits à travers des systèmes interconnectés aidera les administrateurs à optimiser les systèmes de gestion du trafic modernes au sein de leurs parcs de serveurs à l'aide d'InfiniBand, non seulement pour économiser, mais également pour garantir qu'il n'y a pas de gaspillage tout en maintenant des vitesses rapides sur toutes les liaisons.
Blindage et qualité de construction
Les performances, la durabilité et la capacité à minimiser les interférences des câbles InfiniBand dépendent fortement de leur blindage et de leur qualité de fabrication. Des matériaux de blindage appropriés garantissent la sécurité de l'intégrité des données dans les endroits contenant des interférences électromagnétiques (EMI). Ces câbles sont connus pour offrir une protection fiable contre ce type d'interférences conformément aux normes de l'industrie, permettant ainsi aux signaux rapides de rester stables même dans des conditions difficiles.
De plus, la qualité de construction générale de ces connexions affecte également leur fiabilité et leur durée de vie, c'est-à-dire les types de connecteurs, la résistance de la gaine du câble et la précision de fabrication, entre autres. La stabilité physique avec une perte de signal minimale est obtenue en utilisant des connecteurs robustes, tandis que les gaines qui résistent à l'usure et aux aspects environnementaux le font en les protégeant de l'abrasion, etc. La durabilité optimale des performances du réseau nécessite d'investir dans des composants InfiniBand de qualité supérieure qui prennent en charge de manière adéquate les exigences des applications modernes à forte intensité de données au fil du temps.
Quelle est la différence entre InfiniBand NDR et HDR ?
Comprendre InfiniBand NDR
InfiniBand NDR (Next Data Rate) est une avancée majeure dans l'architecture d'InfiniBand qui a été créée principalement pour améliorer les débits de données et réduire la latence. Il prend en charge des vitesses allant jusqu'à 400 Gbit/s, une amélioration significative par rapport aux versions précédentes. Contrairement au HDR (High Data Rate), qui atteint 200 Gbit/s, le NDR utilise des techniques de codage sophistiquées qui permettent une transmission de données plus efficace, doublant le débit sans nécessiter d'infrastructure physique supplémentaire. Ces fonctionnalités incluent également une meilleure fiabilité des liens et des capacités de correction d'erreurs plus robustes pour garantir l'intégrité des informations tout au long des opérations rapides. Cela rend Infiniband NDR adapté à une utilisation dans des applications ayant des besoins de haute performance tandis que les latences telles que l'intelligence artificielle, l'apprentissage automatique ou le calcul haute performance (HPC) doivent être maintenues faibles. Il est donc essentiel de comprendre ces distinctions lors de l'optimisation des paramètres réseau pour les charges de travail gourmandes en E/S.
Qu'est-ce que InfiniBand HDR ?
InfiniBand HDR (High Data Rate) est une norme de communication de données capable de transférer des données à des vitesses allant jusqu'à 200 Gbit/s. Elle est plus rapide que les versions plus anciennes comme EDR (Enhanced Data Rate), qui offre une vitesse de 100 Gbit/s. HDR utilise des techniques avancées de traitement et d'encodage du signal pour atteindre un débit élevé avec une faible latence, ce qui la rend particulièrement adaptée aux applications qui nécessitent de grandes quantités de bande passante, telles que l'analyse de données volumineuses, l'apprentissage en profondeur ou le calcul haute performance (HPC). De plus, elle est rétrocompatible avec les anciens protocoles InfiniBand pour s'intégrer facilement aux systèmes existants. Cette spécification introduit également une fiabilité de liaison plus élevée et des taux d'erreur plus faibles pour une transmission plus efficace et plus robuste dans les scénarios de réseau modernes.
Comparaison entre NDR et HDR
Il existe des différences évidentes entre la technologie InfiniBand NDR (Next Data Rate) et la technologie HDR (High Data Rate). En particulier, la technologie NDR prend en charge des vitesses allant jusqu'à 400 Gbit/s, soit deux fois plus que le maximum de 200 Gbit/s atteint avec la technologie HDR. Cette capacité supplémentaire est essentielle pour les applications avancées qui s'appuient sur des analyses en temps réel ou sur un traitement de données approfondi.
Le NDR utilise également des méthodes de correction d’intégrité du signal et d’erreur plus sophistiquées que le HDR, offrant ainsi une meilleure fiabilité. Bien que les deux protocoles aient été créés dans un souci de faible latence, ces améliorations permettent au NDR d’être nettement plus performant dans les environnements où la vitesse et la précision sont essentielles, comme ceux utilisés par les systèmes d’intelligence artificielle ou d’apprentissage automatique. Enfin, bien que le HDR conserve une compatibilité ascendante avec les technologies InfiniBand précédentes, il convient de noter que les organisations de planification de mise à niveau doivent tenir compte de l’interopérabilité en raison des modifications apportées par le NDR pour des performances optimales au sein des infrastructures existantes.
Quelles sont les applications des câbles InfiniBand ?
InfiniBand dans les centres de données
Parce qu'elle permet aux serveurs et aux systèmes de stockage de communiquer entre eux à des vitesses élevées et à faible latence, la technologie InfiniBand est un élément essentiel des centres de données d'aujourd'hui. Elle prend en charge les applications informatiques distribuées et le traitement efficace des données, ce qui la rend parfaite pour une utilisation dans les environnements de calcul haute performance (HPC). Par exemple, les organisations peuvent connecter plusieurs nœuds à l'aide de cette technologie lorsqu'elles travaillent sur l'intelligence artificielle, l'apprentissage profond ou les simulations scientifiques.
De plus, l'évolutivité d'InfiniBand est l'un de ses points forts, en particulier dans le cas de centres de données à grande échelle où il peut être nécessaire de croître sans nécessairement revoir l'infrastructure à ce point. En outre, RDMA, qui signifie Remote Direct Memory Access, est une autre fonctionnalité prise en charge par le protocole qui améliore les performances en permettant à un ordinateur d'accéder directement à la mémoire d'un autre sans impliquer le système d'exploitation, réduisant ainsi la charge du processeur et accélérant les performances des applications. À mesure que de plus en plus de centres de données évoluent vers des modèles de cloud computing et de périphérie, l'adoption d'InfiniBand va augmenter, car il fournit des solutions de connectivité solides et fiables nécessaires à de tels environnements.
Calcul haute performance (HPC)
Le calcul haute performance consiste à utiliser plusieurs ordinateurs pour traiter rapidement de grandes quantités de données et effectuer des simulations complexes. Il est utilisé dans de nombreux domaines, tels que la science, l'ingénierie et la finance. Pour construire des systèmes HPC, il faut des processeurs puissants et des techniques avancées de traitement parallèle, qui leur permettent de fonctionner beaucoup plus rapidement que les PC standard. L'intégration de la technologie InfiniBand dans les environnements HPC est particulièrement utile car elle leur donne une bande passante importante pour la communication entre les nœuds des clusters avec une latence négligeable. Cette fonctionnalité devient essentielle lorsqu'il s'agit de tâches qui nécessitent une puissance de calcul importante, comme la modélisation climatique, la simulation de dynamique moléculaire ou l'apprentissage automatique sur de grands ensembles de données, entre autres. De plus, le développement continu dans ce domaine apporte toujours de meilleurs résultats : l'ajout de GPU et d'autres accélérateurs améliore l'efficacité énergétique et les performances, faisant ainsi du calcul haute performance un outil encore plus essentiel pour le développement futur de l'industrie axée sur les données.
Mise en réseau dans les environnements d'entreprise
La mise en réseau est essentielle dans les entreprises car elle garantit une communication efficace, le partage d'informations et l'efficacité opérationnelle. Les organisations utilisent différentes technologies de mise en réseau pour interconnecter les appareils, les utilisateurs et les applications. Les réseaux locaux (LAN), les réseaux étendus (WAN) et les solutions basées sur le cloud sont des composants clés des réseaux d'entreprise qui créent une infrastructure complète pour atteindre les objectifs de l'entreprise.
L'adoption d'outils de gestion de réseau robustes peut améliorer la surveillance du trafic, le dépannage et la maintenance des protocoles de sécurité. Les réseaux définis par logiciel (SDN) et la virtualisation des fonctions réseau (NFV) font partie des technologies qui permettent aux entreprises de réagir plus rapidement aux changements, offrant ainsi élasticité et évolutivité. En outre, les architectures sécurisées sont devenues une préoccupation majeure pour de nombreuses entreprises en raison de l'évolution des cybermenaces, où plusieurs couches de défense sont mises en place, associées à des protocoles de cryptage qui protègent les données privées. Cela signifie que de bonnes stratégies de mise en réseau améliorent la productivité et la planification de la continuité contre les perturbations potentielles des activités de l'organisation causées par de tels incidents.
Comment choisir le bon câble InfiniBand ?
Câbles optiques passifs et actifs
Vous devez savoir ce que chacun fait de mieux pour choisir celui qui convient le mieux à vos besoins entre les câbles optiques passifs et actifs. Les câbles optiques passifs ne contiennent aucun composant électronique ; ils utilisent les propriétés d'une fibre optique pour transmettre des informations. Les POC sont principalement utilisés dans les connexions à courte distance en raison de leur faible coût et de leur simplicité de fabrication. Ils sont légers et flexibles, ce qui les rend idéaux pour les zones où l'espace est limité.
En revanche, les câbles optiques actifs sont dotés d'émetteurs-récepteurs intégrés aux deux extrémités, ce qui permet de couvrir des distances plus longues et d'améliorer l'intégrité du signal sur ces longueurs. Cela signifie donc qu'ils peuvent être utilisés dans des centres de données hautes performances ou d'autres environnements où des bandes passantes élevées sont nécessaires sur de longues distances, comme entre les racks d'équipement et à l'intérieur des serveurs. Bien que les AOC puissent coûter plus cher que les POC, leur technologie avancée compense l'atténuation du signal, améliorant ainsi les performances.
En conclusion, le choix entre des câbles optiques passifs ou actifs dépend de plusieurs facteurs, notamment les exigences de distance, les besoins en bande passante ainsi que les limitations budgétaires, entre autres mentionnés ici, mais surtout, en prenant soin de ne pas ignorer un seul facteur à leur sujet, car tous ces éléments jouent un rôle essentiel en fonction de l'efficacité de l'architecture réseau adoptée par différentes organisations qui nous entourent aujourd'hui.
Types de connecteurs : QSFP56, QSFP
La série de connecteurs Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) est conçue pour les applications de communication de données haute densité telles qu'Ethernet et InfiniBand. QSFP56 Le connecteur QSFP+ est une amélioration de son prédécesseur, le QSFP+, qui prend en charge des débits de données allant jusqu'à 200 Gbit/s. Il utilise quatre canaux de 50 Gbit/s pour y parvenir, ce qui le rend suffisamment solide même dans des environnements extrêmes comme les centres de données à haut débit.
Les connecteurs QSFP sont essentiels à la conception efficace d'un réseau, car ils peuvent fonctionner avec différentes technologies de câblage, à savoir les câbles en cuivre ou en fibre optique. Cela signifie que le QSFP56 peut être utilisé pour les réseaux d'entreprise, les télécommunications et le calcul haute performance, entre autres, ce qui donne aux entreprises une marge de croissance à mesure que leurs besoins en données augmentent. La consommation d'énergie, la perte d'insertion et l'architecture globale du réseau doivent également être prises en compte par les organisations lors du choix d'un type de connexion pour obtenir des performances et une fiabilité maximales.
Prise en compte d'autres facteurs tels que le rayon de courbure et le blindage
Lors de la recherche de solutions de câblage, n'oubliez pas d'évaluer le rayon de courbure et les propriétés de blindage pour de meilleures performances du réseau au fil du temps. Le rayon de courbure est le rayon minimum auquel un câble peut être plié sans aucun dommage ni modification de son efficacité. Le non-respect de cette règle peut entraîner une perte de signal, une atténuation accrue ou même une panne complète du câble, en particulier sur les fibres optiques et les câbles en cuivre à haut débit. Lors de l'installation, il est important de respecter les directives du fabricant concernant les rayons de courbure afin de ne pas compromettre la fonctionnalité du système.
Un autre élément important à prendre en compte est le blindage, qui protège contre les interférences électromagnétiques (EMI) et la diaphonie, principalement sur les câbles en cuivre. Les câbles blindés peuvent améliorer considérablement l'intégrité du signal lorsqu'ils sont utilisés dans des environnements avec beaucoup de bruit électromagnétique. Le choix entre une paire torsadée non blindée (UTP) et une paire torsadée blindée (STP) dépend des spécificités de l'environnement opérationnel et des niveaux d'interférence attendus. Par conséquent, opter pour des produits dotés de blindages adéquats et de spécifications de rayon de courbure optimales contribuera considérablement à créer une infrastructure réseau fiable capable de supporter des débits de données plus élevés tout en garantissant des niveaux de performances stables.
Sources de référence
Foire Aux Questions (FAQ)
Q : À quoi servent les câbles InfiniBand ?
R : Le câble InfiniBand est utilisé dans les environnements de calcul haute performance (HPC) pour faciliter un transfert de données plus rapide entre les serveurs, les systèmes de stockage et les périphériques réseau tels que les routeurs et les commutateurs dans les supercalculateurs et les centres de données à faible latence.
Q : En quoi InfiniBand se compare-t-il à Ethernet ?
R : Par rapport aux câbles Ethernet, InfiniBand offre généralement une bande passante plus élevée et une latence plus faible. Alors qu'Ethernet offre une large gamme d'applications d'entreprise, InfiniBand est conçu spécifiquement pour les environnements nécessitant une communication à haut débit et à faible latence, comme les systèmes HPC avancés.
Q : Quels types de câbles InfiniBand sont disponibles ?
R : Il existe différents types de câbles InfiniBand, notamment les câbles en cuivre passifs, les câbles en cuivre à connexion directe (DAC), les câbles en cuivre actifs et les câbles à fibre optique ; ils peuvent également avoir différents débits de données, tels que SDR, DDR, QDR, FDR et EDR.
Q : Que signifie « 4x » dans les câbles InfiniBand ?
R : Le « 4x » représente le nombre de voies ou de canaux dans le câble, ce qui affecte la vitesse à laquelle les données peuvent être transférées. Par exemple, 4x aura une bande passante supérieure à 1x.
Q : Où puis-je utiliser 4 câbles InfiniBand ?
R : Ils sont généralement utilisés dans les scénarios de mise en réseau ou de centre de données où des performances élevées et une faible latence sont requises, comme celles que l'on trouve dans les supercalculateurs ou d'autres systèmes HPC avancés.
Q : Qu'est-ce qu'InfiniBand FDR ?
R : Que signifie l'acronyme « InfiniBand FDR » ? Il signifie Fourteen Data Rate et est une version d'InfiniBand avec des taux de transfert de données allant jusqu'à 56 Gbps par voie 4x. Une telle connexion est principalement utilisée dans les environnements où des transferts à haut débit sont nécessaires.
Q : En quoi l'Infiniband EDR diffère-t-il du FDR ?
R : En quoi est-il différent des autres types d'InfiniBand ? Le débit de données amélioré (EDR) offre des taux de transfert de données plus élevés que le débit de données Fourteen (FDR). Il peut atteindre jusqu'à 100 Gbit/s par voie 4x, ce qui le rend parfait pour les applications nécessitant un débit maximal et des performances à faible latence.
Q : Existe-t-il des câbles Infiniband compatibles avec PCI Express ?
R : Est-il possible de connecter des câbles InfiniBand à des serveurs et des périphériques de stockage via PCI Express ? Oui, cela peut être réalisé à l'aide d'adaptateurs de bus hôte (HBA) conçus spécifiquement à cet effet. Ces adaptateurs permettent des transferts de données à haut débit au sein de l'ordinateur.
Q : Quels sont les avantages de l’utilisation de câbles passifs en cuivre Infiniband ?
R : Les câbles en cuivre passifs sont économiques et faciles à installer. Ils offrent des options de connectivité fiables et à faible latence. Cependant, leur portée est limitée par rapport aux câbles actifs ou aux solutions à fibre optique.
Q : À quoi sert un émetteur-récepteur InfiniBand ?
R : Un émetteur-récepteur InfiniBand convertit les signaux électriques en signaux optiques et vice versa, permettant ainsi une communication rapide sur de longues distances grâce à des connexions par fibre optique. Ce composant garantit des niveaux de performance optimaux dans les environnements à forte intensité de données.