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InfiniBand

InfiniBand ( IB ) es un estándar de redes informáticas utilizado en computación de alto rendimiento que ofrece un rendimiento muy alto y una latencia muy baja . Se utiliza para ...

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InfiniBand ( IB ) es un estándar de redes informáticas utilizado en computación de alto rendimiento que ofrece un rendimiento muy alto y una latencia muy baja . Se utiliza para la interconexión de datos tanto entre computadoras como dentro de ellas. InfiniBand también se utiliza como interconexión directa o conmutada entre servidores y sistemas de almacenamiento, así como entre sistemas de almacenamiento. Está diseñado para ser escalable y utiliza una topología de red de tejido conmutado . Entre 2014 y junio de 2016, [ 1 ] fue la interconexión más utilizada en la lista TOP500 de supercomputadoras.

Mellanox (adquirida por Nvidia ) fabrica adaptadores de bus host InfiniBand y conmutadores de red , que son utilizados por grandes proveedores de sistemas informáticos y bases de datos en sus líneas de productos. [ 2 ]

Como tecnología de interconexión de clústeres informáticos, IB compite con Ethernet , Fibre Channel e Intel Omni-Path . La tecnología es promovida por la InfiniBand Trade Association .

Historia

InfiniBand se originó en 1999 a partir de la fusión de dos diseños competidores: Future I/O y Next Generation I/O (NGIO). NGIO fue liderado por Intel , con una especificación publicada en 1998, [ 3 ] y se unieron Sun Microsystems y Dell . Future I/O fue respaldado por Compaq , IBM y Hewlett-Packard . [ 4 ] Esto llevó a la formación de la InfiniBand Trade Association (IBTA), que incluía a ambos conjuntos de proveedores de hardware, así como a proveedores de software como Microsoft . En ese momento se pensaba que algunas de las computadoras más potentes se estaban acercando al cuello de botella de interconexión del bus PCI , a pesar de las actualizaciones como PCI-X . [ 5 ] La versión 1.0 de la especificación de arquitectura InfiniBand se publicó en 2000. Inicialmente, la visión de la IBTA para IB era simultáneamente un reemplazo para PCI en E/S, Ethernet en la sala de máquinas , interconexión de clústeres y Fibre Channel . IBTA también preveía la descomposición del hardware del servidor en una estructura IB .

Mellanox se fundó en 1999 para desarrollar la tecnología NGIO, pero en 2001 lanzó una línea de productos InfiniBand llamada InfiniBridge con  velocidades de 10 Gbit/segundo. [ 6 ] Tras el estallido de la burbuja de las puntocom, hubo reticencia en la industria a invertir en un salto tecnológico de tal alcance. [ 7 ] En 2002, Intel anunció que, en lugar de lanzar circuitos integrados IB ("chips"), se centraría en el desarrollo de PCI Express , y Microsoft descontinuó el desarrollo de IB para extender Ethernet. Sun Microsystems y Hitachi continuaron dando soporte a IB. [ 8 ]

En 2003, la supercomputadora System X construida en Virginia Tech utilizó InfiniBand en lo que se estimó que era la tercera computadora más grande del mundo en ese momento. [ 9 ] La OpenIB Alliance (más tarde renombrada OpenFabrics Alliance) se fundó en 2004 para desarrollar un conjunto de software abierto para el kernel de Linux . En febrero de 2005, el soporte fue aceptado en el kernel de Linux 2.6.11. [ 10 ] [ 11 ] En noviembre de 2005, finalmente se lanzaron dispositivos de almacenamiento que utilizaban InfiniBand de proveedores como Engenio. [ 12 ] Cisco, deseando mantener fuera del mercado la tecnología superior a Ethernet, adoptó una estrategia de "comprar para matar". Cisco logró eliminar a empresas de conmutación InfiniBand como Topspin mediante adquisiciones. [ 13 ]

De las 500 supercomputadoras más potentes en 2009, Gigabit Ethernet era la tecnología de interconexión interna en 259 instalaciones, en comparación con 181 que utilizaban InfiniBand. [ 14 ] En 2010, los líderes del mercado Mellanox y Voltaire se fusionaron, dejando solo otro proveedor de IB, QLogic , principalmente un proveedor de Fibre Channel . [ 15 ] En la Conferencia Internacional de Supercomputación de 2011 , se anunciaron y demostraron enlaces que funcionaban a unos 56 gigabits por segundo (conocidos como FDR, véase más abajo) mediante stands de conexión en la feria. [ 16 ] En 2012, Intel adquirió la tecnología InfiniBand de QLogic, dejando solo un proveedor independiente. [ 17 ]

En 2014, InfiniBand era la tecnología de conexión interna más popular para supercomputadoras, aunque en dos años, Ethernet de 10 Gigabit comenzó a desplazarla. [ 1 ]

En 2016, se informó que Oracle Corporation (un inversor en Mellanox) podría diseñar su propio hardware InfiniBand. [ 2 ]

En 2019, Nvidia adquirió Mellanox , el último proveedor independiente de productos InfiniBand. [ 18 ]

Especificación

Las especificaciones son publicadas por la asociación comercial InfiniBand.

Actuación

Los nombres originales para las velocidades eran velocidad de datos simple (SDR), velocidad de datos doble (DDR) y velocidad de datos cuádruple (QDR), como se muestra a continuación. [ 12 ] Posteriormente, se agregaron otras siglas de tres letras para velocidades de datos aún mayores. [ 19 ]

Notas

Cada enlace es dúplex. Los enlaces se pueden agregar: la mayoría de los sistemas usan un conector de 4 enlaces/carriles ( QSFP ). HDR suele usar enlaces 2x (también conocido como HDR100,  un enlace de 100 Gb que usa 2 carriles de HDR, aunque sigue usando un conector QSFP). NDR introdujo conectores OSFP que admiten uno o dos enlaces a 2x (NDR200) ​​o 4x (NDR400). No están configurados lógicamente como un único enlace 8x, incluso cuando conectan conmutadores entre sí con un cable OSFP.

InfiniBand proporciona capacidades de acceso directo a memoria remota (RDMA) para una baja sobrecarga de la CPU.

Topología

InfiniBand utiliza una topología de red conmutada , a diferencia de las primeras redes Ethernet de medio compartido . Todas las transmisiones comienzan o terminan en un adaptador de canal. Cada procesador contiene un adaptador de canal de host (HCA) y cada periférico tiene un adaptador de canal de destino (TCA). Estos adaptadores también pueden intercambiar información para garantizar la seguridad o la calidad del servicio (QoS).

Mensajes

InfiniBand transmite datos en paquetes de hasta 4  KB que se combinan para formar un mensaje. Un mensaje puede ser:

  • una lectura o escritura de acceso directo a memoria remota
  • un canal para enviar o recibir
  • una operación basada en transacciones (que se puede revertir)
  • una transmisión multicast
  • una operación atómica

interconexión física

Conmutador InfiniBand con conectores CX4/SFF-8470

Además de una conexión de factor de forma de placa, puede utilizar tanto cable de cobre activo como pasivo (hasta 10 metros) y cable de fibra óptica (hasta 10  km). [ 32 ] Se utilizan conectores QSFP .

La InfiniBand Association también especificó el sistema de conectores CXP para velocidades de hasta 120  Gbit/s a través de cables de cobre, cables ópticos activos y transceptores ópticos que utilizan cables de fibra multimodo paralelos con conectores MPO de 24 fibras.

Interfaces de software

El soporte de Mellanox para sistemas operativos está disponible para Solaris , FreeBSD , [ 33 ] [ 34 ] Red Hat Enterprise Linux , SUSE Linux Enterprise Server (SLES), Windows , HP-UX , VMware ESX , [ 35 ] y AIX . [ 36 ]

InfiniBand no tiene una interfaz de programación de aplicaciones (API) estándar específica . El estándar solo enumera un conjunto de verbos como ibv_open_deviceo ibv_post_send, que son representaciones abstractas de funciones o métodos que deben existir. La sintaxis de estas funciones queda a criterio de los proveedores. A veces, para referencia, esto se denomina API de verbos . El software estándar de facto es desarrollado por OpenFabrics Alliance y se llama Open Fabrics Enterprise Distribution (OFED). Se publica bajo dos licencias: GPL2 o licencia BSD para Linux y FreeBSD, y como Mellanox OFED para Windows (nombres de producto: WinOF / WinOF-2; atribuido como controlador de host para coincidir con dispositivos ConnectX 3 a 5 específicos) [ 37 ] bajo una licencia BSD para Windows. Ha sido adoptado por la mayoría de los proveedores de InfiniBand, para Linux , FreeBSD y Microsoft Windows . IBM se refiere a una biblioteca de software llamada libibverbs, para su sistema operativo AIX , así como a "verbos AIX InfiniBand". [ 38 ] El soporte del kernel de Linux se integró en 2005 en la versión 2.6.11 del kernel. [ 39 ]

Ethernet sobre InfiniBand

Ethernet sobre InfiniBand, abreviado como EoIB, es una implementación de Ethernet sobre el protocolo y la tecnología de conectores InfiniBand. EoIB permite múltiples anchos de banda Ethernet que varían según la versión de InfiniBand (IB). [ 40 ] La implementación de Ethernet del conjunto de protocolos de Internet , generalmente denominado TCP/IP, difiere en algunos detalles en comparación con el protocolo InfiniBand directo en IP sobre IB (IPoIB).

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "Aspectos destacados – Junio ​​de 2016" . Top500.Org. Junio ​​de 2016. Consultado el 26 de septiembre de 2021. La tecnología InfiniBand ahora se encuentra en 205 sistemas, frente a los 235 anteriores, y es ahora la segunda tecnología de interconexión de sistemas internos más utilizada. Gigabit Ethernet ha aumentado a 218 sistemas, frente a los 182 anteriores, en gran parte gracias a que 176 sistemas ahora utilizan interfaces de 10G.
  2. 1 2 Timothy Prickett Morgan (23 de febrero de 2016). "Oracle diseña sus propias interconexiones InfiniBand" . The Next Platform . Consultado el 26 de septiembre de 2021 .
  3. ↑ Scott Bekker (11 de noviembre de 1998). "Intel presenta la E/S de próxima generación para servidores informáticos" . Redmond Channel Partner . Consultado el 28 de septiembre de 2021 .
  4. ↑ Will Wade (31 de agosto de 1999). "Los grupos NGIO y Future I/O, en conflicto, se fusionarán" . EE Times . Consultado el 26 de septiembre de 2021 .
  5. ↑ Pentakalos, Odysseas. "Una introducción a la arquitectura InfiniBand" . O'Reilly . Consultado el 28 de julio de 2014 .
  6. ↑ "Cronología" . Mellanox Technologies . Consultado el 26 de septiembre de 2021 .
  7. ↑ Kim, Ted. "Breve historia de InfiniBand: Del bombo publicitario al pragmatismo" . Oracle. Archivado del original el 8 de agosto de 2014. Recuperado el 28 de septiembre de 2021 .
  8. ↑ Computerwire (2 de diciembre de 2002). "Sun confirma su compromiso con InfiniBand" . The Register . Consultado el 26 de septiembre de 2021 .
  9. ↑ "Virginia Tech construye una computadora de 10 teraflops" . R&D World . 30 de noviembre de 2003. Consultado el 28 de septiembre de 2021 .
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  11. ↑ OpenIB Alliance (21 de enero de 2005). "OpenIB Alliance logra la aceptación de Kernel.org" . Comunicado de prensa . Consultado el 28 de septiembre de 2021 .
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  13. ↑ Connor, Deni. "Qué significa el acuerdo Cisco-Topspin para InfiniBand" . Network World . Consultado el 19 de junio de 2024 .
  14. ↑ Lawson, Stephen (16 de noviembre de 2009). "Dos supercomputadoras rivales se disputan el primer puesto" . Computerworld . Archivado del original el 29 de septiembre de 2021. Recuperado el 29 de septiembre de 2021 .
  15. ↑ Raffo, Dave. "Los mayores proveedores de InfiniBand se fusionan; convergen las redes" . Archivado del original el 1 de julio de 2017. Recuperado el 29 de julio de 2014 .
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  17. ↑ Michael Feldman (23 de enero de 2012). "Intel adquiere la tecnología y la línea de productos InfiniBand de QLogic" . HPCwire . Consultado el 29 de septiembre de 2021 .
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  21. ↑ "Hoja de ruta de InfiniBand: IBTA - Asociación Comercial de InfiniBand" . Archivado del original el 29 de septiembre de 2011. Consultado el 27 de octubre de 2009 .
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  25. ↑ "Manual de usuario de hardware de la plataforma de conmutación InfiniBand FDR SwitchX® de 324 puertos" (PDF) . nVidia . 29/04/2018. Sección 1.2 . Consultado el 12/11/2023 . Descripción general de InfiniBand FDR y FDR10 [...] FDR, velocidad de datos estándar de InfiniBand, donde cada carril de un puerto 4X funciona a una velocidad de bits de 14,0625 Gbit/s con una codificación 64b/66b, lo que resulta en un ancho de banda efectivo de 54,54 Gbit/s. La capa física FDR es una capa física especificada por IBTA que utiliza diferentes tipos de bloques, mecanismo de corrección de inclinación y reglas de trama. El conmutador SX6518 también admite FDR10, una velocidad de datos InfiniBand no estándar, donde cada carril de un puerto 4X funciona a una velocidad de bits de 10,3125 Gbit/s con una codificación de 64b/66b, lo que resulta en un ancho de banda efectivo de 40 Gbit/s.    
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  • Sitio web de la Asociación Comercial InfiniBand