InfiniBand

InfiniBand es una especificación de una interfaz de hardware para transmisión en serie de alta velocidad en distancias cortas con baja latencia . Se utiliza preferiblemente en centros de datos , por ejemplo, para conectar los servidores en grupos de ordenadores entre sí y para conectar servidores y sistemas de almacenamiento masivo vecinos, tales como redes de área de almacenamiento (SAN).

La interfaz es el resultado de la unión de dos sistemas competidores: Future I / O de Compaq , IBM y Hewlett-Packard y Next Generation I / O (ngio), que fue desarrollado por Intel , Microsoft y Sun Microsystems . Poco antes de que se eligiera el nuevo nombre, InfiniBand se conocía como E / S del sistema . A partir de 2016, Mellanox e Intel ofrecen adaptadores de bus de host para InfiniBand. Estas interfaces de hardware son soportadas por sistemas operativos como Solaris , diversas distribuciones de Linux como Debian o Red Hat Enterprise Linux , HP-UX , FreeBSD y VMware vSphere , entre otras .

construcción

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Puertos InfiniBand CX4

InfiniBand utiliza conexiones bidireccionales punto a punto para la transmisión de datos de baja latencia con tiempos de retardo por debajo de 2 µs y alcanza velocidades de transmisión de datos teóricas por canal entre 2,5 Gbit / s (SDR) y 50 Gbit / s (HDR) en ambas direcciones. Con InfiniBand, varios canales se pueden agrupar de forma transparente en un cable para escalar. Cuatro canales son comunes; para conexiones con requisitos de rendimiento más altos, como con tejido conmutado , también es común la agrupación de canales de, por ejemplo, 12 canales y más.

Por lo general, InfiniBand se transmite a través de cables de cobre, ya que también se utilizan para 10 Gigabit Ethernet . Esto permite distancias de transmisión de hasta 15 metros. Si es necesario salvar distancias más largas, se pueden utilizar convertidores de medios de fibra óptica , que convierten los canales InfiniBand en pares de fibras individuales. Aquí se utilizan cables planos ópticos con conectores MPO .

Areas de aplicación

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Adaptador de bus de host InfiniBand dual para su uso en sistemas de servidor

Las áreas de aplicación de InfiniBand van desde sistemas de bus hasta conexiones de red. Sin embargo, al igual que HyperTransport , era difícil establecerse como un sistema de bus y, por lo tanto, actualmente solo se utiliza principalmente como tecnología de conexión de clúster . Una excepción aquí son los sistemas de mainframe de IBM System z de la serie de modelos z10 . B. tener 24 canales de bus de host InfiniBand con 6 GB / s cada uno. La gran ventaja de InfiniBand en comparación con tecnologías comunes como TCP / IP-Ethernet radica en la minimización del tiempo de latencia al subcontratar la pila de protocolos al hardware de la red.

Los diferentes nodos informáticos están conectados mediante cables InfiniBand e interruptores especiales ; Los denominados HCA ( adaptadores de canal de host ) se utilizan como tarjetas de red . Hay diferentes modos de conexión disponibles, que incluyen: RDMA Write / RDMA Read , así como operaciones simples de envío / recepción .

Para evitar cambios prolongados entre el sistema operativo y el contexto de usuario, como es el caso de los enchufes, por ejemplo , las áreas de memoria previstas para su uso se registran primero en la tarjeta. Esto permite que la tarjeta traduzca direcciones virtuales en direcciones físicas. Al enviar datos indicados por la asignación (" mapeo ") de varios registros de control de los HCA en la memoria del proceso (mecanismo de timbre), la operación de transmisión se realiza sin pasar por el kernel del sistema operativo - HCA recupera los datos del memoria mediante el control de los controladores DMA . El envío de los datos disponibles en el HCA (fiables o no fiables) es asumido por la pila de protocolos de la tarjeta. Para ello, la tarjeta gestiona una tabla de traducción a la que se accede con los índices devueltos por el usuario al registrar un área de memoria.

Para minimizar aún más la latencia, InfiniBand proporciona dos modos de conexión que transfieren o leen datos desde la memoria principal de otro nodo sin involucrar al sistema operativo o al proceso del otro lado. Estas dos operaciones se conocen como RDMA Write / RDMA Read ( Remote DMA ). Además, InfiniBand proporciona dos modos para implementar mecanismos de bloqueo: Atomic Compare & Swap y Atomic Fetch & Add. Estos se pueden utilizar, por ejemplo, para implementar semáforos ; encontrará, entre otras cosas. aplicación en bases de datos distribuidas .

literatura

  • Frank Kyne, Hua Bin Chu, George Handera, Marek Liedel, Masaya Nakagawa, Iain Neville, Christian Zass, IBM Redbooks: Implementación y gestión de enlaces de acoplamiento InfiniBand en IBM System z. Cuarta edición, IBM Redbooks Edition, 2014.
  • Hans Zima (Ed.): Computación de alto rendimiento. Volumen 4, Springer Verlag, Berlín / Heidelberg 2002, ISBN 3-540-43674-X .
  • Patrick Crowley, Mark A. Franklin (Eds.): Diseño de procesador de red. Problemas y prácticas, volumen 2, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco 2004, ISBN 0-12-198157-6 .
  • Luc Bougé: Computación de alto rendimiento - HiPC 2004. Volumen 11, Springer Verlag, Berlín / Heidelberg 2004, ISBN 3-540-24129-9 .

enlaces web

Commons : InfiniBand  - colección de imágenes, videos y archivos de audio