Понимание кабеля Infiniband: высокопроизводительные решения для подключения

Высокопроизводительные вычислительные среды используют преимущества кабелей Infiniband, поскольку они обеспечивают высокую скорость передачи данных и высокий уровень доступности, что жизненно важно для текущих рабочих нагрузок. Они разработаны для простого подключения и имеют важное назначение практически в каждой области, от систем хранения данных до сложных исследовательских установок. В этой статье рассматривается технология Infiniband с точки зрения архитектуры, преимуществ ее использования и того, как она превосходит обычные технологии с точки зрения подключения. Изучение особенностей Infiniband кабели помогут понять, как они способствуют увеличению объема данных коммуникация и прочность сетей, которые являются одними из важнейших меняющихся характеристик технологий.

Что такое Infiniband и чем он отличается от других типов кабелей?

Infiniband относится к высокоскоростному сетевому протоколу для компьютеров, который чаще всего используется в средах встроенных систем, требующих малой задержки и высокой пропускной способности; сюда входят суперкомпьютеры и корпоративные настройки. По сравнению с другими типами кабелей, такими как Ethernet, Infiniband обеспечивает превосходную производительность со скоростью передачи данных от 10 до 400 Гбит/с. Он также может выполнять операции прямого доступа к памяти (DMA), что помогает снизить нагрузку на центральный процессор (ЦП), делая его более эффективным, чем его аналоги. Хотя многие люди склонны использовать традиционный Ethernet из-за его адаптивности и экономичности, можно сказать, что Infiniband лучше всего работает в более нишевых сценариях, когда существует острая необходимость в первоклассной производительности и стабильности.

Определение Infiniband: высокопроизводительное кабельное решение

Благодаря большой пропускной способности, которую он может предоставить в сочетании с его сверхнизкой задержкой, Infiniband считается высокопроизводительным решением, подходящим для приложений с интенсивным использованием данных, включая технологию 4x Infiniband. Этот стандарт межсоединений специально разработан для требований сложных вычислительных сетевых сред, обеспечивая масштаб и мощность, необходимые для максимальной пропускной способности. Он работает с протоколом Remote Direct Memory Access, который позволяет ему пропускать процессы ЦП, сокращая задержку и увеличивая передача данныхЭти характеристики выводят Infiniband на передовые позиции в тех случаях, когда показатели производительности и надежность данных имеют решающее значение, что делает его даже более выгодным по сравнению с обычными кабелями в некоторых избранных приложениях.

Сравнение Infiniband с Ethernet Кабели

Bosco и его предшественник Infiniband считаются идеальной архитектурой межсоединения для высокопроизводительных вычислений, хотя изначально она была разработана как решение для межсоединения для центра обработки данных. Эта система скоро выйдет с серьезными модификациями, позволяющими увеличить пропускную способность и упростить интеграцию с другими сетевыми системами. По моему мнению, Infiniband представляет собой улучшение по сравнению с Ethernet из-за возможности более высокой пропускной способности и скорости передачи данных. Масштабирование полосы пропускания до 400 Гбит/с является серьезной возможностью перемещения большого количества данных из одного места в другое со скоростью и надежностью. Кроме того, Infiniband включает RDMA, что означает удаленный прямой доступ к памяти, что позволяет напрямую копировать области памяти из памяти одного компьютера в другой. Это приводит к минимальным задержкам и устраняет необходимость в ЦП для выполнения этого действия. Следовательно, использование Infiniband становится обязательным для тех приложений HEC, которым требуется низкая задержка. Перспектива затрат, безусловно, благоприятствует использованию Ethernet в более широких приложениях, поскольку предполагается, что это дешевле и экономически целесообразно. Однако производительность соединений Infiniband превосходна для микроцентрических специализированных машин и, следовательно, это идеальный вариант для машин, требующих высокой производительности на единицу стоимости.

Изучение разных Типы кабелей в сетях Infiniband

Что касается сетей Infiniband, то различные типы кабелей соответствуют различным требованиям, связанным с производительностью и расстоянием. Наиболее распространенными являются медные кабели, которые экономически обоснованы и обладают адекватным качеством сигнала в центрах обработки данных, но только на коротких расстояниях. На больших расстояниях использование оптоволоконных кабелей становится решающим, позволяя покрывать большие расстояния и обеспечивать большую пропускную способность без проблем с затуханием сигнала, характерных для медной проводки. Кроме того, оптические кабели работают на более высоких скоростях передачи данных, что особенно полезно в областях высоких вычислений, где скорость и целостность данных имеют важное значение. Конкретная топология сети, предполагаемая структура производительности затрат и расстояние развертывания часто определяют выбор между медными и оптическими кабелями.

Как вы выбираете подходящий кабель Infiniband для ваших нужд?

Факторы, которые следует учитывать при выборе Infiniband Кабель

При покупке кабеля Infiniband необходимо обратить внимание на несколько аспектов, чтобы повысить производительность и гарантировать, что требования системы будут удовлетворены. Первый фактор — это расстояние и требования к развертыванию: медные кабели предпочтительны для более коротких расстояний по стоимости и простоте развертывания. Для сравнения, оптические кабели предпочтительны для больших расстояний из-за их высокой устойчивости и низкого рассеивания сигнала. Следующий аспект — это способность решений 4x Infiniband повышать общую эффективность сети. К ним относятся требуемая скорость передачи данных, поскольку она зависит от типа используемых кабелей, например, оптические кабели имеют большую адгезию, когда дело доходит до передачи данных, и, следовательно, лучше подходят для более требовательных сред. Помните о других ресурсах, поскольку деньги, например, довольно сильно меняются при сравнении медных и оптических кабелей и могут повлиять на выбор, сделанный в отношении доступных ресурсов. Выбор в пользу использования активных оптических кабелей QSFP28 с этим оборудованием также следует сделать для обеспечения плавной интеграции в текущие телекоммуникационные структуры.

Понимание Бесконечная полоса HDR и NDR Возможности

Такие опции, как Infiniband High Data Rate (HDR) и Next Data Rate Технология Infiniband, которая недавно была представлена ​​в отраслях, достигла прогресса в удовлетворении текущих требований к пропускной способности данных. Infiniband HDR, или высокая скорость передачи данных, вступает в силу в конце 2019 года и по сути подразумевает скорость передачи данных 200 Гбит/с на один канал, значительно увеличивая возможности выполнения сложных задач с интенсивным использованием данных или увеличивая в 4 раза производительность высокопроизводительных приложений Infiniband. Стандарт использует лучшие стратегии сигнализации, чем его предыдущие версии, и, таким образом, улучшает задержку и пропускную способность, которые имеют решающее значение, особенно в управлении центрами обработки данных и суперкомпьютерах. Следующий шаг, или, скорее, следующий за NDR Infiniband, составляет 400 ГБ в секунду, и он используется для соединения более сложных вычислительных задач в рамках его увеличенной пропускной способности данных на один канал. Критерии выбора HDR или NDR должны основываться на требуемых характеристиках производительности, бюджетных факторах и уровне интеграции инфраструктуры, поскольку обе технологии допускают значительные улучшения по сравнению с предыдущими поколениями.

Согласование Скорость передачи данных и Компьютер Требования

Основным шагом в оценке скорости передачи данных и требований к компьютеру является определение предполагаемой задачи передачи данных приложения или целевой сетевой среды. Источники информации поясняют, что сначала следует сопоставить установленные цели производительности всей системы, чтобы требуемая скорость передачи данных для приложения была экономически эффективной с учетом количества и мощности задействованных компьютеров. Проверьте, какую нагрузку могут выдержать установленные компоненты, и, в частности, спецификации сетевых карт и интерфейсов. Также попытайтесь оценить будущие потребности в данных, чтобы избежать чрезмерной зависимости от устаревших систем. После изучения того, что доступно и что требуется, пользователи могут выбрать наиболее удобный для них Infiniband — HDR или NDR, который максимально увеличит эффективность с существующими техническими решениями и в рамках бюджетных ассигнований.

Каковы применения Infiniband in Высокопроизводительные вычисления?

Роль Infiniband в центры обработки данных

Как эксперт в этой области, я одобряю использование Infiniband в центрах обработки данных из-за его высокой пропускной способности и низкой задержки, которые кажутся ценными при выполнении функций обработки и хранения данных. Интеграция определенных высокоскоростных сетевых технологий в среду центра обработки данных, будь то Infiniband или любая другая, обеспечивает идеальные условия для сложных операций и анализа в реальном времени без каких-либо задержек. В дополнение к его архитектурному дизайну, эти факторы, в частности, повышают эффективность Infiniband при работе с крупномасштабными виртуализированными и распределенными вычислительными средами. Эта технология дополнительно улучшена за счет ее новейшей разработки работы с высокопроизводительными сетями, что облегчает ее внедрение в существующие структуры центров обработки данных, тем самым повышая использование ресурсов и снижая перегрузку в операциях.

Использование Infiniband для Искусственный интеллект Нагрузки

Я ценю, как высокая пропускная способность и низкая задержка Infiniband способствуют ускорению обучения модели искусственного интеллекта, а также вывода. Ведущие источники указывают, что Infiniband обеспечивает быструю связь между распределенными компонентами ИИ. Я считаю, что есть веская причина, касающаяся огромных объемных данных и высококвалифицированных алгоритмов ИИ, необходимых для фреймворков ИИ. Он может похвастаться функцией, которая позволяет ему быстро расширять вычислительные действия параллельно, а также сокращать время, необходимое для обучения модели ИИ, и таким образом сокращать время разработки ИИ. Кроме того, быстрое повышение производительности и простая настройка потребления Infiniband наряду с существующими системами ИИ являются примечательными улучшениями ИИ.

Вклад Infiniband в Расширенные высокопроизводительные вычисления системы

Рассматривая Infiniband и его роль в разработке передовых высокопроизводительных вычислительных систем (HPC), я заметил, что такие характеристики, как самая высокая пропускная способность и уменьшенная задержка, являются ключевыми факторами в использовании приложений HPC. Влияние Infiniband на передачу данных увеличивает пропускную способность во всех ведущих ресурсах. Это позволяет эффективно выполнять самые сложные симуляции и другие массивные вычисления, необходимые в научных исследованиях и инженерной деятельности. Примечательно, что его способность к масштабируемым и параллельным архитектурам обработки данных делает Infiniband обязательным для улучшения потенциала систем HPC, сохраняя при этом структуру производительности нетронутой. Внедрение этой технологии устраняет неопределенности в производительности в контексте существующих фреймворков для высокопроизводительных вычислений, что приводит к бесперебойной связи и высокой пропускной способности между вычислительными узлами.

Как сделать Активный оптический и Медный кабель Отличаются ли технологии в Infiniband?

Понимание Активный оптический кабель (AOC) в сетях Infiniband

Стало очевидно, что AOC, хотя AOC не так широко используется в сетях Infiniband, роль, которую я разделяю с AOC, показывает, что AOC в AOC предлагают некоторые преимущества и включают в себя подключаемые к ним разъемы SFF. В большинстве верхних результатов поиска также используются центры сборки адаптерных кабелей AOC и активные оптические кабели AOC. Такие атрибуты делают AOC особенно идеальными для больших баз данных и HPC, где целостность сигнала имеет решающее значение на больших расстояниях. В заключение, расширение AOC и их способность предоставлять высокоскоростные каналы связи на больших расстояниях делает их хорошо подходящими для расширенных сетевых развертываний в архитектуре Infiniband.

Исследование Медь прямого присоединения и Активная медь решения

Исследуя решения Direct Attach Copper (DAC) и Active Copper в сетях InfiniBand, я нашел несколько интересных идей в верхних результатах поиска, особенно в отношении преимуществ использования QSFP56 InfiniBand HDR активный оптический кабель. Благодаря своей стоимости и энергоэффективности кабели DAC отлично подходят для соединений Infiniband с малой задержкой, что делает их идеальными для приложений с коротким радиусом действия. Они обеспечивают большую скорость передачи данных с небольшой задержкой и очень просты в развертывании, учитывая, что для встроенной обработки сигнала не требуется дополнительная мощность. Напротив, активные медные кабели работают лучше на средних расстояниях за счет включения активной электроники для усиления и балансировки сигналов, тем самым снижая потери мощности. Независимо от их различных достоинств и специализации, оба компонента играют свою роль в сетях Infiniband, следует использовать только кабели DAC или Active Copper, в зависимости от того, какой из них соответствует спецификациям производительности и ограничениям топологии центра обработки данных или высокопроизводительных вычислений.

Преимущества Активное волокно в передаче данных

Исходя из моего понимания использования активного волокна в передаче данных, я считаю, что эти кабели обладают впечатляющими возможностями, и их производительность при передаче данных превосходит производительность традиционных медных решений, как утверждают несколько авторитетных источников. Другим преимуществом активного волокна является его способность противостоять электромагнитным помехам, что повышает качество и надежность сигналов на больших расстояниях, что имеет решающее значение в современных центрах обработки данных и сетях связи. Их малый вес и гибкость делают установку и управление менее утомительными, чем в случае с более крупными медными кабелями. В заключение следует сказать, что активное волокно является лучшей альтернативой в областях, где требуется высокая пропускная способность данных и безопасная передача на большие расстояния.

Каким NVIDIA и Mellanox Улучшить решения Infiniband?

Интегрируя NVIDIA Технологии с Infiniband

Использование технологий NVIDIA и Infiniband открывает огромные возможности для усовершенствования рабочих нагрузок высокопроизводительных вычислений (HPC) и искусственного интеллекта (AI). Использование новейших графических процессоров NVIDIA вместе с передовыми решениями Infiniband от Mellanox позволяет перемещать данные с почти нулевой задержкой, что способствует максимизации вычислительных процессов. Сочетание параллельной обработки NVIDIA с высокоскоростной сетью Infiniband позволяет создавать эффективные и масштабируемые центры обработки данных, которые можно быстро построить в ответ на сложные вычислительные требования. Такое включение повышает эффективность задач с интенсивным использованием данных, освобождая место для новых и инновационных достижений.

Влияние Mellanox Инновации в производительности Infiniband

Mellanox постоянно совершенствует технологию Infiniband благодаря своим инновационным разработкам, которые повышают производительность и возможности конкурентов на рынке высокоскоростных сетевых решений. Эти разработки включают изобретение алгоритмов адаптивной маршрутизации, которые направляют трафик по оптимальным путям, тем самым увеличивая эффективность пропускной способности системы. Кроме того, Mellanox разработала передовые методы разгрузки, такие как размещение задач сетевой обработки на аппаратном уровне, чтобы ЦП разделял большую часть рабочей нагрузки. Улучшенные механизмы QoS позволяют компьютерным центрам обработки данных работать на более высоких уровнях, обеспечивая гарантированные скорости передачи. В целом, эти достижения Mellanox значительно повышают производительность сетей Infiniband для всех задач, совместимых с Infiniband. Эти задачи являются доказательством высокой вычислительной мощности.

Будущие тенденции в Infiniband с NVIDIA и Mellanox

NVIDIA и Mellanox продолжат интеграцию Infiniband, поскольку они работали не покладая рук, чтобы заполнить пробел, который существовал в приложениях HPC и AI, а также учитывая тот факт, что рабочие нагрузки AI растут. NVIDIA и Mellanox знают, как усилить синергию, таким образом, нацеливаясь на достижение большей несжимаемости и масштабируемости. Кроме того, существует захватывающая тенденция интеграции машинного обучения в такие системы контролируемым и динамическим образом для улучшения проблем прочности и предоставления более доступной и надежной системы для передачи данных с минимальной перегрузкой. Эти разработки станут основой всего, что связано с вычислениями в будущих поколениях, особенно с Infiniband EDR и HDR.

Справочные источники

InfiniBand

Опто-волоконный кабель

Datacenter

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Что такое Infiniband NDR и какие особенности отличают его от других стандартов Infiniband? 

A: NDR увеличивает пропускную способность и сокращает задержку, поскольку последнее поколение в категории стандарта Infiniband отличается от своих предшественников. Он позволяет передавать данные с очень высокой скоростью около четырехсот Гбит/с на порт, выбивая из игры конкурентов EDR и HDR. Его специально разработанные разъемы известны как QSFP56 и подходят для экстремальных требований, когда речь идет об эффективности и скорости в сетях производительных вычислений. 

В: Зачем использовать активные медные кабели в сетях Infiniband? 

A: Например, активные медные кабели и мегаэлектрическая медь будут отличными сетевыми контроллерами с QSFP28 до QSFP28 в сетях Infinibus. Они могут быть дешевле, при этом удовлетворяя требованиям высокой пропускной способности и низкой задержки по сравнению с оптоволоконными кабелями. Эти кабели идеально подходят для расстояний, не превышающих семи метров, а энергопотребление ниже, чем у оптических трансиверов. Активные медные кабели хорошо работают с различными стандартами Infiniband, включая EDR, HDR и NDR, что позволяет им выполнять значительные операции в нескольких сетях.

В: Что мне следует знать о кабеле-разветвителе и в каких сценариях он применяется в сетях Infiniband? 

A: Кабель выключателя, он же разрывной кабель, используется для разбиения одного высокоскоростного порта на несколько портов с меньшей скоростью. В случае сетей Infiniband вполне нормально видеть кабель-разветвитель, соединяющий порт QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) с портами SFP (Small Form-factor Pluggable); кабель QSF56-QSFP56 будет инклюзивным. Это означает, что подшипники легче размещаются вокруг сети, что может помочь в лучшем использовании полосы пропускания в высокопроизводительных вычислительных системах. 

В: Чем разъемы QSFP56 отличаются от разъемов QSFP28 в семействе кабелей Infiniband? 

A: Оба разъема QSFP56 и QSFP28 относятся к типу разъемов, известных как разъемы Quad Small Form-factor Pluggable, и устанавливаются в кабели Infiniband. Главным фактором, определяющим их характеристики, является скорость передачи данных. В случае QSFP56 поддерживаются скорости в диапазоне от 200 Гбит/с (HDR) или 400 Гбит/с (NDR), тогда как в случае QSFP28 они намного ниже, с максимумом 100 Гбит/с (EDR). Таким образом, QSFP56 включен в новейший тип высокопроизводительных сетей Infiniband, в то время как чаще всего Infiniband EDR имеет QSFP28.

В: Можете ли вы точно объяснить, что такое кабели Infiniband AOC и чем они отличаются от других типов кабелей?

A: Кабели Infiniband AOC (активный оптический кабель) похожи на AOC Infiniband, но теперь в них используется технология активного оптоволокна для передачи данных. Их можно назвать сложными AOC, поскольку они поставляются со встроенными оптическими трансиверами на обоих концах, не требуя других трансиверов. Кроме того, они потребляют меньше энергии, имеют еще меньшую задержку и большую дальность по сравнению с медными проводами. Например, активные оптические кабели Infiniband HDR могут передавать данные со скоростью 200 Гбит/с на расстояние до 100 метров или меньше.

В: Какие типы разъемов используются в кабелях Infiniband?

A: Наиболее распространенными типами разъемов, используемыми в кабелях Infiniband, являются варианты QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable). К ним относятся QSFP28 для EDR (100 Гбит/с), QSFP56 для HDR (200 Гбит/с) и NDR (400 Гбит/с). Разъемы SFP (Small Form-factor Pluggable) также широко используются в сетях, использующих кабели-сплиттеры. Для различных стандартов Infiniband указаны различные разъемы с различной скоростью передачи данных по сети.

В: Какова роль кабелей Infiniband в сети HPC?

A: Их способность передавать данные на чрезвычайно высоких скоростях с очень малыми задержками делает кабели Infiniband полезными компонентами в высокопроизводительных вычислительных сетях. Такие компоненты облегчают быструю передачу данных между серверами, системами хранения и другим сетевым оборудованием, что имеет решающее значение в отношении научного моделирования, аналитики больших данных и искусственного интеллекта, среди многих других приложений. Кабель Infiniband, медный или оптоволоконный, способен обеспечить желаемый уровень пропускной способности, подходящий для вычислительной среды, где происходит интенсивный поток данных, особенно в суперкомпьютерах, включающих технологию двойной скорости передачи данных.