Découvrez la puissance du câble optique Infiniband : un guide complet

Les progrès technologiques rapides dans les centres de données et le calcul de performance ont considérablement accru le besoin de meilleurs taux de transfert de données et de solutions d’interconnexion. Câble optique Infiniband est une technologie qui comble ce manque, offrant le taux de transfert de données, l'évolutivité et la fiabilité les plus élevés. Le but de cet article est de présenter les câbles optiques Infiniband, leurs caractéristiques techniques, leurs domaines d'utilisation et leurs avantages par rapport aux câbles offset courants. Une attention particulière sera accordée à la structure de ces nouveaux câbles, leur permettant de fonctionner efficacement dans des environnements riches en données et de servir de noyau pour des systèmes de traitement et de stockage de données optimaux. Pour les professionnels intéressés par l'amélioration de leurs infrastructures ou les chercheurs intéressés par les technologies de communication modernes, les câbles optiques Infiniband et ses diélectriques seront sans aucun doute au cœur de toute architecture informatique haute performance.

Qu'est-ce qu'un câble Infiniband et comment fonctionne-t-il ?

Les câbles Infiniband améliorent la communication et sont destinés au calcul haute performance et les centres de données comme moyen de transmission rapide de données. Il fournit des connexions efficaces à faible latence et à large bande passante, qui conviennent parfaitement aux situations où des transferts de données rapides avec un délai minimal sont nécessaires. Le câble utilise la méthode des liaisons de communication point à point série dans lesquelles les paquets de données sont transmis sur plusieurs canaux en parallèle, ce qui augmente considérablement le débit. Sa structure permet une vitesse de transmission de données plus rapide et plus élevée, qui, dans la plupart des cas, dépasse les vitesses Ethernet. Grâce aux fibres optiques, si l'on compare la distance et la vitesse, les câbles InfiniBand sont largement supérieurs aux câbles en cuivre standard, ce qui permet aux appareils de se connecter et de traiter de grandes quantités de données plus efficacement.

Comprendre le protocole Infiniband

Le protocole Infiniband est un protocole de données à haut débit développé pour la communication entre les systèmes informatiques et au sein des systèmes informatiques dans le cadre de calculs hautes performances. Il permet des communications via des canaux de communication à bande passante élevée et à latence limitée fournis par des câbles Infiniband et, par conséquent, des échanges de données rapides, essentiels pour de tels environnements. Il utilise une topologie de matrice commutée et fournit une capacité RDMA qui permet des transferts de mémoire à mémoire sans intervention du processeur afin de réduire la latence et la surcharge du processeur. De plus, la grande évolutivité de son architecture permet de satisfaire aux exigences des centres de données modernes en pleine expansion pour un fonctionnement efficace et fiable sous des charges de données importantes avec des temps d'arrêt minimaux.

Rôle du câble optique actif dans Infiniband

La prise en charge sur de longues distances, la faible latence et la bande passante élevée sont quelques-uns des avantages de l'écosystème infiniteband, mis en évidence par câbles optiques actifs (AOC), entre autres fils. Le signal électrique est traduit en signal optique, envoyé via des fibres optiques, puis reconverti en signal électrique à l'extrémité réceptrice des liaisons de transmission. Cela permet une communication entre les centres de données avec moins de dégradation du signal et une interférence électromagnétique réduite, surpassant les performances des fils de cuivre, d'autant plus lorsque des câbles AOC sont utilisés. Dans les environnements informatiques hautes performances, les réseaux Infiniband étendent non seulement la distance via les AOC, mais répondent également aux exigences du RDMA pour permettre le transfert de données sans interruption du système.

Comparaison des câbles Infiniband et Ethernet

Câbles Infiniband et Ethernet Les câbles Ethernet sont essentiels à des fins de mise en réseau, mais sont conçus pour et atteignent des résultats différents. Étant donné qu'Infiniband permet un RDMA capable de faibles latences et de performances à haut débit, Infiniband est le plus adapté aux environnements informatiques hautes performances. Il est également le plus adapté aux environnements qui nécessitent des vitesses vertigineuses et de faibles niveaux de retard de transfert de données. D'autre part, les câbles Ethernet Markos et Approches intégratives : théorisation du virage translanguel-Andrey V. Sont utilisés dans des activités ou des applications de mise en réseau plus quotidiennes, car ils sont moins coûteux, plus largement disponibles et fonctionnent avec une variété d'appareils et d'utilisations. Bien qu'Ethernet continue de s'améliorer avec de nouvelles normes de vitesses plus élevées, il a toujours généralement une latence plus importante qu'Infiniband. Par conséquent, le choix d'Infiniband ou d'Ethernet dépend des exigences du réseau, qui peuvent inclure les niveaux de vitesse, la distance et le type d'application.

Comment choisir le bon câble optique actif pour votre configuration ?

Évaluation des besoins en bande passante

La charge de données opérationnelle et prospective doit être examinée pour évaluer correctement les besoins en bande passante, ce qui permet de sélectionner le câble optique actif (AOC) le plus approprié. La première chose à faire est d'estimer les valeurs de pointe du débit de données qui répondent aux besoins opérationnels du système et de calculer la bande passante requise avec tous les périphériques connectés. Évaluez la topologie actuelle du réseau et identifiez les sources possibles de congestion dans le système aux pics de charge. Tenez également compte du potentiel de croissance de votre réseau afin que l'AOC puisse prendre en charge des niveaux futurs de transmission de données plus élevés lorsque votre organisation se développe ou de nouvelles applications exigeant une bande passante plus élevée comme 200G QSFP56 être déployé. À cet égard, explorez les caractéristiques techniques des AOC proposés dans le contexte de leurs performances, à savoir la vitesse de transmission des données, la distance qu'ils peuvent transmettre et les interfaces de données disponibles. De telles mesures vous permettront de choisir la meilleure option lors de l'installation et de la configuration des AOC pour améliorer la survie de l'environnement réseau à l'avenir.

Découverte de Mellanox et d'autres produits Infiniband

Pour mieux comprendre les offres de Mellanox et d’Infiniband en général, les meilleures pratiques nécessitent également un bref aperçu des principales options. Sous NVIDIA, on connaît la gamme de produits fabriqués par Mellanox, qui produit plusieurs produits de réseau hautes performances, notamment les cartes réseau ConnectX et les cartes réseau BlueField SmartNIC. Ces produits garantissent un partage rapide des données et une faible latence, ce qui est avantageux pour les centres de données et les charges de travail d’IA. En outre, certains systèmes Infiniband alternatifs, comme l’architecture Intel Omni-Path, offrent des performances solides avec l’avantage supplémentaire d’être utilisés dans les environnements de traitement Intel. Enfin, Cray, une filiale de Hewlett Packard Enterprise, propose des interconnexions Slingshot conçues pour répondre aux exigences de calcul hautes performances pour les réseaux à faible latence, principalement à l’aide de câbles AOC. Ces produits haut de gamme sont conçus pour améliorer l’évolutivité et les performances des centres de données pour des organisations spécifiques.

Types de connecteurs : QSFP28, QSFP56 et plus

Différents types de connecteurs, tels que le QSFP28, le QSFP56 ou d'autres, permettent un échange rapide d'informations sur un canal à large bande passante et fournissent un support structurel sûr et solide pour les réseaux déployés. Pour répondre aux fonctions améliorées, les connecteurs QSFP28 spécifient des débits de données de 100 Gbit/s avec une amélioration des performances grâce à 4 canaux fonctionnant à 25 Gbit/s chacun. Ces connecteurs sont populaires dans les grands centres de données qui traitent des transferts de données volumineux et sont utilisés avec les applications Ethernet 100G et Infiniband EDR.

Les connecteurs QSFP56 sont une version évoluée de cette technologie, car ils offrent une vitesse deux fois supérieure à celle de la version précédente, permettant un débit de données quatre fois plus élevé grâce à la facilitation à quatre voies pour un débit total de 200 Gbit/s. Ils sont donc adaptés aux calculs hautes performances et de nouvelle génération et à la connexion de routeurs et de commutateurs haut de gamme. Ils présentent également une compatibilité ascendante avec un QSFP28, ce qui permet un déploiement facile sur le terrain. Ils sont de plus en plus préférés lorsqu'il existe une forte demande de bande passante mais une faible latence.

L'histoire du développement des connecteurs QSFP et similaires met l'accent sur l'avancement des processus de développement des réseaux. Ces produits doivent non seulement être conformes aux exigences technologiques existantes des utilisateurs finaux, mais également répondre aux besoins futurs en matière de débits de données de communication, tels que la croissance et l'avancement continus dans le domaine des communications.

Qu'est-ce qui fait de Mellanox un leader des produits Infiniband ?

Histoire et développement des technologies Infiniband

Mellanox est apparu au sommet du développement des technologies basées sur la topologie InfiniBand en raison de son implication substantielle dans la conception et l'expansion récente des réseaux à haut débit. Infiniband, qui a fait ses débuts en 2000, est le résultat d'une alliance de géants de la technologie qui ont été les pionniers de son développement dans la quête d'une structure de données efficace et évolutive à l'esprit. Depuis lors, Mellanox a été actif dans le développement d'Infiniband en faisant progresser ses caractéristiques de performance, sa bande passante, sa faible latence et sa communication de données fiable. Une partie essentielle du leadership chez Mellanox englobe la technologie et la recherche, garantissant que l'entreprise conçoit des solutions d'interconnexion de nouvelle génération qui intègrent l'IA, le big data et les technologies cloud. Ces attributs réduisent la complexité du centre de données, ce qui fait des produits Mellanox Infiniband un favori pour les entreprises ayant des exigences de performance et de calcul intensives. Ce dévouement à la performance et à l'innovation positionne Mellanox dans une catégorie à part en tant qu'acteur de premier plan sur le marché des réseaux Infiniband.

Perspectives d'avenir : Infiniband HDR et 800G

Grâce au HDR et à la bande passante envisagée de plus de 800 Gbit/s, le développement futur des technologies Infiniband améliorera considérablement les performances du centre de données. C'est essentiel car le débit HDR d'Infiniband peut atteindre 200 Gbit/s par lien et est crucial pour répondre à la charge de travail croissante de l'IA et aux exigences de traitement de données à grande échelle. Dans ce contexte, le 800G comblera tous les besoins des entreprises en matière de bande passante et de faible latence. Avec les progrès de la transformation numérique, des systèmes hérités, du développement des appareils IoT et de l'informatique de pointe, des infrastructures robustes sont nécessaires pour exploiter les données quelle que soit l'échelle. Grâce à des innovations de pointe dans ces domaines, Mellanox vise non seulement à répondre aux exigences technologiques actuelles, mais également à préparer l'avenir de l'informatique. Les caractéristiques des produits Infiniband de nouvelle génération comprennent un trafic de données fluide, une bande passante élevée et une faible consommation d'énergie. Ces caractéristiques permettront à Infiniband de conserver son rôle dans les environnements informatiques hautes performances à l'avenir.

Intégration avec l'infrastructure du centre de données

La connexion des centres de données avec la technologie Infiniband améliore l'évolutivité, l'efficacité et les performances du centre. Elle permet de connecter de nombreux serveurs à des périphériques de stockage, ce qui permet un échange de données rapide avec de faibles délais et un taux de transfert de données élevé. L'architecture d'Infiniband profite également aux centres de données car ils peuvent évoluer rapidement et efficacement lorsque les données augmentent. Enfin, comme Infiniband offre une communication à faible latence, il améliore le flux d'informations, ce qui est essentiel pour le calcul haute performance et la reconnaissance d'entreprise. Infiniband convient parfaitement aux centres de données modernes, visant à réduire les coûts opérationnels et à améliorer l'efficacité énergétique, ouvrant la voie à des technologies révolutionnaires.

Pourquoi une bande passante élevée est-elle cruciale pour les opérations de calcul et de données ?

Le rôle du câble optique actif dans le HPC

Les câbles optiques actifs (AOC) sont importants dans le calcul haute performance en raison des connexions à large bande passante requises pour les applications pilotées par les données. Comme les AOC prennent en charge des longueurs de communication plus longues, ils offrent une solution dans les grandes configurations HPC, ce qui est crucial dans les pratiques d'aujourd'hui. Par rapport aux câbles en cuivre plus traditionnels, les AOC, y compris les câbles optiques actifs FDR, offrent des bandes passantes accrues et moins d'interférences électromagnétiques, ce qui augmente la vitesse de communication, ce qui est essentiel pour les tâches HPC. Ces dispositifs améliorent les performances HPC en fournissant une bande passante élevée et une faible latence, ce qui répond aux exigences des simulations complexes, des recherches scientifiques et de l'analyse des données et, en même temps, réduit l'encombrement des besoins en infrastructure et en énergie. Leur rôle dans le HPC permet une évolutivité parfaite, ce qui facilite la croissance et l'évolution des systèmes à mesure que davantage de puissance de calcul est requise.

Avantages des solutions 200G et 100G

Passons maintenant aux avantages offerts par les solutions 200G et 100G. Le seul point négatif que l'on puisse souligner ici est qu'elles contribuent à améliorer les performances d'un réseau, augmentant ainsi son efficacité. Ces solutions offrent une bande passante améliorée et des taux de transfert de données plus rapides, ce qui est essentiel pour satisfaire aux exigences des centres de données et des environnements HPC d'aujourd'hui. Tamar a noté, à partir d'une réflexion de sources familières, qu'il existe des solutions 200G, telles que le QSFP200 56G, qui ont une capacité pratiquement deux fois supérieure à celle du 100G. Elles permettent aux institutions de suivre l'augmentation des volumes de données tout en maintenant les performances. En outre, les deux solutions améliorent l'échelle et la pérennité stratégique des réseaux en améliorant l'extension des réseaux lorsque la continuité de la demande se produit. La mise en œuvre de base de ces solutions avancées minimise efficacement la latence. Elle augmente le débit du système, permettant aux utilisateurs d'utiliser le trading haute fréquence, une architecture cloud massive et des analyses en temps réel avec une excellente fiabilité et une excellente vitesse.

Quelle est la différence de performances entre les câbles Infiniband et les câbles Ethernet ?

Capacités de débit de données : FDR, EDR, HDR

Il existe une limitation très importante qui doit être prise en compte concernant les câbles Infiniband et leurs débits de données, qui est la différence entre ces normes : FDR, EDR et HDR. Le débit de données FDR Infiniband peut atteindre jusqu'à 56 Gbit/s d'efficacité de bande passante, ce qui est beaucoup plus efficace lors du traitement de tâches exigeantes en données que les normes précédentes. L'EDR, en revanche, augmente considérablement ce chiffre car il peut prendre en charge des débits de données de 100 Gbit/s de bande passante, ce qui est nécessaire pour les environnements informatiques modernes avec une forte demande de transfert de données et une faible exigence de latence de transfert. Le dernier bond en avant dans cette évolution des données est le HDR, qui facilite des débits de transmission allant jusqu'à 200 Gbit/s. Cette fonctionnalité est essentielle pour répondre aux besoins des centres de données contemporains, où la bande passante nécessaire pour prendre en charge des applications d'IA et d'apprentissage automatique efficaces est la principale exigence. Chaque avancée du FDR au HDR a représenté une augmentation notable de l'efficacité et du débit de bande passante qu'Infiniband utilisera.

Adéquation des applications : Entreprises vs. Consommateurs

En ce qui concerne les applications professionnelles et grand public, le choix entre les câbles Infiniband et Ethernet dépend des besoins particuliers de ces applications. Dans le segment des entreprises les plus exigeantes, qui nécessite des réseaux à hautes performances et à faible latence, les systèmes de câblage Infiniband sont les plus appropriés et peuvent être utilisés en raison de leur débit de données plus élevé et d'une meilleure évolutivité. Ces systèmes sont couramment utilisés dans les centres de données, le trading haute fréquence et les grands systèmes d'infrastructure cloud. Ces applications nécessitent des performances robustes et fiables, ce qui n'est pas un problème pour Infiniband. D'autre part, les applications grand public utilisent souvent des câbles Ethernet pour les réseaux à grande échelle, car ils sont peu coûteux, faciles à installer et offrent des performances suffisantes pour les réseaux domestiques et les petits bureaux. En raison de son attrait et de la couverture d'une large zone de réseau, la technologie Ethernet gagne du terrain car elle offre un compromis approprié entre ses performances et ses coûts pour les consommateurs ordinaires.

Rentabilité : câble AOC vs. câble en cuivre

Il y a de nombreux éléments à prendre en compte lors de l'analyse des coûts entre les câbles optiques actifs (AOC) et les câbles en cuivre. La première chose à noter concernant les AOC est qu'ils ont généralement un taux de transfert de données plus rapide et une latence plus faible, et ces fonctionnalités sont très utiles pour les applications d'entreprise qui nécessitent la transmission de grandes quantités de données. Cela est particulièrement utile pour les grandes entreprises qui doivent transférer de grandes quantités de données. Malheureusement, leur coût est généralement plus élevé que celui des câbles en cuivre. Au contraire, les câbles en cuivre sont une option moins coûteuse, compromettant les performances sur la transmission à courte portée et ne les rendant adaptés qu'aux réseaux plus petits ou lorsqu'une option abordable est nécessaire pour s'adapter aux limitations budgétaires. De plus, les câbles en cuivre sont plus faciles à installer et à entretenir, car ils sont spécialisés dans la gestion des AOC ; par exemple, les émetteurs-récepteurs optiques 850 nm ne sont pas obligatoires. Par conséquent, le choix des deux options est un compromis entre l'investissement en capital et les exigences des applications en termes de taille du réseau, de quantité de données à transférer et de possibilités d'expansion future.

Sources de référence

InfiniBand

Mellanox Technologies

Fibre optique

Foire Aux Questions (FAQ)

Q : Qu’est-ce qu’un connecteur optique Infiniband et en quoi est-il différent des autres connecteurs ?

R : Un connecteur optique Infiniband est un membre de la famille des câbles optiques dont le but est de transmettre des données à haut débit dans les centres de données, les ordinateurs hautes performances ou sur les réseaux. Les connecteurs optiques Infiniband diffèrent des connecteurs en cuivre à connexion directe (DAC) dans la mesure où ils utilisent des signaux lumineux pour la transmission au lieu de signaux électriques, ce qui permet d'augmenter la bande passante et d'améliorer considérablement la vitesse comme avec les câbles optiques actifs dans FDR. Indépendamment de cela, ils sont disponibles dans de nombreuses conceptions, notamment QSFP28 et QSFP56, qui sont compatibles avec différents taux de transfert de données Infiniband comme les vitesses EDR, HDR et NDR.

Q : Quels sont les avantages de l'utilisation de l'AOC QSFP28 dans les systèmes Infiniband ?

R : Parmi les autres avantages, il facilite l'utilisation de l'AOC QSFP28 dans les systèmes Infiniband, le ciblage précis et la distribution des éléments au sein de réseaux complexes. Il peut maintenir une bande passante allant jusqu'à 100 G et offre des distances plus longues que le DAC et fournit une meilleure qualité de signal. De plus, les câbles AOC flexibles et légers facilitent l'installation et la gestion dans les configurations de centres de données denses et avec des clips d'assemblage de câbles. Travailler avec différents modèles Infiniband à différentes distances peut également être approprié pour garantir que la communication entre les appareils ne soit pas interrompue.

Q : Quelles évolutions ont été réalisées en termes de performances réseau grâce au QSFP56 Infiniband HDR AOC Gen-3 ?

R : L'utilisation du câble optique actif Infiniband HDR QSFP56 Infiniband HDR AOC a amélioré les performances du réseau, prenant en charge des débits de données de 200 G. Il intègre des technologies optiques et de traitement du signal dans des appareils de génération supérieure, qui contribuent à réduire la latence et la bande passante. En raison de leur conception avancée, les AOC QSFP56 HDR améliorent les performances globales et conviennent aux charges de travail HPC et AI/ML, qui transfèrent de gros volumes de données tout en maintenant une connexion à faible latence.

Q : Quelles fonctions spécifiques les AOC remplissent-ils, tandis que les émetteurs-récepteurs optiques remplissent-ils dans les réseaux Infiniband ?

R : Les câbles optiques actifs (AOC), comme les variétés QSFP56 à QSFP56, et les émetteurs-récepteurs optiques sont des dispositifs différents utilisés pour des applications similaires, voire identiques. Les dispositifs AOC sont des câbles prêts à l'emploi avec des processeurs de signal et des dispositifs optiques qui permettent d'obtenir une solution rapide mais plug-and-play. Au contraire, les émetteurs-récepteurs AOC sont des modules qui peuvent être intégrés à des périphériques réseau et reliés à des connexions à fibre optique. Les systèmes AOC sont relativement moins chers et présentent une complexité de déploiement moindre ; cependant, les émetteurs-récepteurs AOC ont une longueur et un type plus flexibles en fonction du câble utilisé.

Q : Quel est l’avantage des câbles optiques Infiniband par rapport aux câbles en cuivre à connexion directe (DAC) ?

R : Les câbles optiques Infiniband offrent de meilleures fonctionnalités que les câbles DAC à de nombreux niveaux. Une portée plus étendue, une bande passante plus élevée et une absence d'interférences électromagnétiques sont quelques-uns des avantages courants offerts par les câbles optiques. Ils sont plus légers et plus flexibles, ce qui les rend plus accessibles pour le routage dans les centres de données. Ils sont inférieurs aux câbles en cuivre à connexion directe (DAC) en termes de coûts de base tant que les exigences de distance restent courtes, mais ils manquent de performances en termes de longueur et de vitesse par rapport aux câbles AOC. Dans le cas de l'informatique intensive en données et à hautes performances, les câbles optiques Infiniband sont largement préférés en raison de leurs caractéristiques de performances supérieures.

Q : Pour quels types d'applications les câbles Infiniband EDR et HDR AOC sont-ils nécessaires ? Quels sont leurs paramètres ?

R : Les AOC Infiniband EDR (Enhanced Data Rate) et HDR (High Data Rate) garantissent des connexions fiables et performantes en quelques mois. On estime que l'EDR est capable de transmettre 100 Gbit/s, tandis que le HDR projette 200 Gbit/s. Grâce au traitement intégré du signal et à l'optique avancée, les AOC EDR et HDR peuvent maintenir l'intégrité du signal sur des distances de câbles étendues.

Q : Comment les AOC améliorent-ils la vitesse et l'interconnectivité des interconnexions de manière économique au sein d'un centre de données ?

R : Les AOC sont des câbles d'interconnexion optique bon marché adaptés au transfert de données à haut débit au sein d'un centre de données. Ils intègrent des émetteurs-récepteurs et des câbles à fibre optique dans un seul système, réduisant ainsi les coûts. Les AOC sont moins compliqués en termes d'installation et de maintenance, ce qui réduit les coûts d'exploitation. De plus, ils fonctionnent avec une puissance comparativement plus faible que certaines solutions d'émetteurs-récepteurs et offrent ainsi des économies de coûts sur une longue période d'utilisation, ce qui les rend adaptés à un déploiement à grande échelle.

Q : Quelles sont les vitesses les plus élevées disponibles et leurs protocoles sous l'égide d'Infiniband, et comment les câbles optiques facilitent-ils ces fonctionnalités ?

R : Les protocoles Infiniband couvrent une large gamme de vitesses, notamment FDR (56 Gbit/s), EDR (100 Gbit/s), HDR (200 Gbit/s) et le dernier NDR atteignant 400 Gbit/s. Les câbles optiques actifs (AOC) permettent ces vitesses plus élevées car ils utilisent des éléments optiques et de traitement de signal avancés. Ils sont parfaits pour les communications par fibre optique car ils offrent une large bande passante, une faible latence et de longues distances meilleures que le cuivre. Par conséquent, les câbles optiques Infiniband seront en mesure de faire face aux besoins croissants en performances des centres de données et des systèmes HPC modernes.