Skip to main content

InfiniBand High Performance Network Architecture

InfiniBand Principles Every HPC Expert MUST Know (Part 1) (Juni- 2026)

InfiniBand Principles Every HPC Expert MUST Know (Part 1) (Juni- 2026)
Anonim

InfiniBand is een krachtige, multifunctionele netwerkarchitectuur op basis van een switchontwerp dat vaak een 'switched fabric' wordt genoemd. InfiniBand (kortweg "IB") is ontworpen voor gebruik in I / O-netwerken zoals SAN's (Storage Area Networks) of cluster-netwerken. Het is een toonaangevende standaard geworden in high-performance computing. Meer dan 200 van 's werelds snelste 500 supercomputers gebruiken InfiniBand, meer dan Gigabit Ethernet gebruiken.

Geschiedenis van InfiniBand

Het werk aan InfiniBand begon in de jaren negentig onder verschillende namen door twee afzonderlijke industriegroepen die technische normen ontwierpen voor systeemverbindingen. Nadat de twee groepen in 1999 waren samengevoegd, kwam uiteindelijk 'InfiniBand' naar voren als de naam van de nieuwe architectuur. Versie 1.0 van de InfiniBand Architecture-norm werd in 2000 gepubliceerd.

Hoe InfiniBand werkt

Specificaties voor InfiniBand-architectuur omvatten de lagen 1 t / m 4 van het OSI-model. Het heeft betrekking op fysieke en datalinklaag-hardwarevereisten en biedt ook verbindingsgeoriënteerde en verbindingloze transportprotocollen analoog aan TCP en UDP. InfiniBand gebruikt IPv6 voor adressering op de netwerklaag.

InfinBand implementeert een berichtenservice voor de aangeroepen toepassingen Kanaal I / O die netwerkbesturingssystemen omzeilt om hoge prestaties te bereiken in gespecialiseerde omgevingen. Het biedt de mogelijkheid voor twee Infiniband-compatibele applicaties om een ​​direct communicatiekanaal te creëren met verzend- en ontvangstwachtrijen, Queue Pairs. De wachtrijen verwijzen naar geheugenruimten die toegankelijk zijn voor elke toepassing voor het delen van gegevens (Remote Direct Memory Access of RDMA genoemd).

Een InfiniBand-netwerk bestaat uit vier hoofdcomponenten:

  • poort
  • Host Channel Adapters
  • Subnetmanagers
  • schakelaars

Net als andere netwerkgateways, verbindt een InfiniBand Gateway een IB-netwerk met externe lokale netwerken.

Host Channel Adapters verbind InfiniBand-apparaten met het IB-weefsel, zoals meer traditionele soorten netwerkadapters.

Subnet Manager software beheert de verkeersstroom op een InfiniBand-netwerk. Elk IB-apparaat voert een Subnet Manager-agent uit om met de centrale manager te communiceren.

InfiniBand-switches zijn een verplicht element van het netwerk, zodat een verzameling apparaten in verschillende combinaties met elkaar kunnen worden gekoppeld. In tegenstelling tot Ethernet en Wi-Fi gebruiken IB-netwerken meestal geen routers.

Hoe snel is InfiniBand?

InfiniBand ondersteunt multi-gigabit netwerksnelheden, tot 56 Gbps en hoger, afhankelijk van de configuratie. De technologische routekaart bevat ondersteuning voor 100 Gbps en hogere snelheden in toekomstige versies.

Beperkingen van InfiniBand

Toepassingen van InfiniBand waren grotendeels beperkt tot cluster-supercomputers en andere gespecialiseerde netwerksystemen. Afgezien van marketingclaims, was InfiniBand niet ontworpen voor algemeen toepassingsnetwerk voor toepassingsgegevens op een manier die Ethernet of Fibre Channel in internetdatacenters kon vervangen. Het maakt geen gebruik van traditionele netwerkprotocolstacks zoals TCP / IP vanwege de prestatiebeperkingen van deze protocollen, maar biedt op die manier geen ondersteuning voor reguliere applicaties.

Het is nog geen mainstream-technologie geworden, deels omdat standaard netwerksoftwarebibliotheken zoals WinSock niet met InfiniBand kunnen worden gemaakt zonder de prestatievoordelen van de architectuur op te offeren.