بالإضافة إلى الإيثرنت المعروفة ، هناك العديد من الفئات الأخرى من بنية الشبكة. بالنسبة لسيناريوهات الاتصال من جانب الخادم ، يتم تقييم تقنية infiniband (ib) واستخدامها لخصائصها المتأصلة. وله موقع مهيمن تقريباً ، خاصة في الحوسبة عالية الأداء (hpc) ، التخزين الكبير لمراكز البيانات وغيرها من السيناريوهات. ما الفرق بين ib و ethernet؟ لماذا تستخدم معظم أنظمة hpc التوصيل البيني؟
ib هو تقنية "تبديل الكبل" التي تدعم اتصالات متعددة المتزامنة ، وهو معيار i / o من النظام الأساسي للأجهزة خادم الجيل الجديد. مع التطور السريع لأداء وحدة المعالجة المركزية ، أصبح أداء نظام الإدخال / الإخراج هو عنق الزجاجة الذي يحد من أداء الخوادم. لا تتوافق بنية ناقل pci المستخدمة في الماضي مع اتجاه التطبيق الجديد. للتغلب على العوائق المتأصلة في pci ، قامت intel ، و cisco ، و compaq ، و emc ، و fujitsu وشركات أخرى بإطلاق بنية ib ، التي يتمثل جوهرها في فصل نظام الإدخال / الإخراج من مضيف الخادم. في الوقت الحاضر ، يمكن لعدد قليل من الشركات ، مثل mellanox و intel و qlogic ، توفير منتجات ib. mellanox في الموضع الرائد. في الآونة الأخيرة ، قاموا بنشر أول كمبيوتر عملاق hdr 200g infiniband في جامعة ميشيغان.
البروتوكولات الأساسية من infiniband
يوضح الشكل أعلاه البروتوكولات الأساسية للمكتب الدولي. وكما نرى ، تعتمد بروتوكولات البكالوريا الدولية بنية هرمية ، بما في ذلك البروتوكول العلوي وطبقة النقل وطبقة الشبكة وطبقة الوصلة والطبقة المادية. كل طبقة مستقلة عن بعضها البعض ، والطبقة السفلية توفر خدمات للطبقة العليا ، والتي تشبه بروتوكول tcp / ip. بخلاف ethernet ، المستخدم في اتصالات الشبكة عالية المستوى ، يتم استخدام infiniband بشكل رئيسي في سيناريوهات الاتصال / الإخراج ذات المستوى المنخفض. كما ذكرنا في بداية هذه المقالة ، فإن هندسة ib لديها مهمة تحسين أداء الإدخال / الإخراج من جانب الخادم ، حتى إذا حقق ethernet أو تجاوز سرعة شبكة ib ، لا يمكن استبدال ib بظروف اتصال الشبكة منخفضة المستوى. بالإضافة إلى ذلك ، يتميز وضع نقل الوسائط ووسائطه بمرونة كبيرة. ويمكن نقله عن طريق رقائق الأسلاك النحاسية من لوحة الدوائر المطبوعة في المعدات ، وتربطها dac أو aoc بين المعدات.
وكما قال بيل لي ، الرئيس المشارك لمجموعة عمل اتحاد صناعة infiniband ، "إن الهدف من infiniband هو تحسين الاتصال بين التطبيقات." تكنولوجيا ib لا تشمل فقط الرقاقات والأجهزة ، ولكن أيضا البرامج. من أجل لعب دوره الواجب ، يجب دمج الأجهزة والبرامج بالكامل في نظام التشغيل ، طبقة الإدارة والتطبيق.
وأشارت أديسون سنيل ، الرئيس التنفيذي لشركة intersect360 research إلى أن "infiniband قد نمت وأصبحت الآن الحل المفضل للتوصيل البيني عالي الأداء في أنظمة hpc. وفي الوقت الحالي ، تتوسع بسرعة تطبيقات البيانات العالية مثل تحليل البيانات والتعلم الآلي ، كما يتسع الطلب على عرض النطاق الترددي العالي والترابط المنخفض التأجيل إلى سوق أوسع. "
من الواضح أن اتجاهنا الرئيسي في الحاضر والمستقبل هو حل مشاكل تحليل العلوم والبيانات ، الأمر الذي يتطلب عرض نطاق مرتفع جدًا بين عقد الحوسبة وأنظمة التخزين والتحليل في مركز البيانات لدينا ، وبالتالي تكوين بيئة نظام واحدة. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر زمن الوصول (الذاكرة ووقت الوصول إلى القرص) مقياس أداء آخر لـ hpc. لذا ، فإن السبب في اختيار مراكز البيانات hpc لاستخدام شبكة ib هو أنه يمكن أن يفي بمتطلبات النطاق الترددي العالي وانخفاض الكمون.
يعتبر المكتب الدولي حالياً الربط البيني المفضل بين البنية التحتية hpc و ai ، كما أن السرعة تتزايد أيضاً من sdr ، ddr ، qdr ، إلى hdr. ويربط حل mellanox infiniband الشهير معظم أجهزة الكمبيوتر العملاقة من طراز 500 ، كما سيبدأ في التخطيط لتقنية ndr 400g infiniband لدعم منصات الحوسبة الفائقة وتعلم الآلة على المستوى e في المستقبل. من حيث التأخير ، تسمح لنا تقنية rdma (الوصول المباشر للذاكرة عن بعد) بالوصول إلى البيانات مباشرة وعن بعد عبر الشبكة ، ويمكن أن تحل مشكلة تأخير معالجة البيانات من جانب الخادم في نقل الشبكة. ينقل rdma البيانات مباشرة إلى منطقة تخزين الكمبيوتر من خلال الشبكة ، وينقل البيانات من نظام واحد إلى ذاكرة النظام البعيدة بسرعة ، ويدرك zero copy ، ويطلق حمل cpu على جانب المضيف ، ويقلل من تأخير معالجة البيانات في المضيف من مئات الميكروثانية إلى النانوسيكند.
بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع ib بمزايا برمجية البروتوكول البسيطة وكفاءة المعالجة العالية والإدارة البسيطة. على عكس الهيكل الهرمي للإيثرنت ، فإن infiniband عبارة عن هيكل مسطح ، مما يعني أن كل عقدة لها اتصال مباشر مع جميع العقد الأخرى. بالمقارنة مع بروتوكول شبكة tcp / ip ، يستخدم ib آلية تستند إلى الثقة والتحكم في التدفق لضمان سلامة الاتصال ، ونادراً ما تفقد رزم البيانات. بعد إرسال البيانات ، يقوم المستقبل بإرجاع إشارة للإشارة إلى توفر مساحة المخزن المؤقت. لذلك ، يحل بروتوكول ib من تأخير إعادة الإرسال بسبب فقدان رزم البيانات الأصلية ، وبالتالي تحسين أداء البروتوكول. يتم تحسين الكفاءة والأداء العام. وبالإضافة إلى ذلك ، ونظراً لمشكلة تشوه الإشارة في الإرسال عالي السرعة للألياف الضوئية ، ينقل البكسل ib إشارات البيانات بطريقة مختلفة في الألياف البصرية ، ويضيف مرشاحاً في الطرف المستقبل لتصفية ضوضاء الإشارة ، التي تضمن تماماً سلامة الإشارة. شبكة الاتصال.
infiniband عبارة عن بنية ربط داخلي موحدة يمكنها معالجة كل من i / o التخزين و i / o على الشبكة والاتصال بين العمليات (ipc). ويمكنه توصيل صفيفات الأقراص ، و san ، والشبكات المحلية ، والخوادم ، والمخدمات العنقودية ، وتوفير نطاق ترددي عريض ونقل زمن انتقال منخفض على مسافات قصيرة نسبيًا ، ودعم قنوات الإدخال / الإخراج المتكررة في شبكات إنترنت واحدة أو متعددة ، بحيث يمكن لمراكز البيانات أن تستمر في العمل عندما تكون محلية تحدث الفشل. بشكل خاص في المستقبل ، عندما تزداد الحركة الداخلية لمركز بيانات hpc بشكل كبير ، سيكون لدى infiniband مساحة تطوير أوسع كتكنولوجيا اتصال شبكة يتم تطبيقها بين الخوادم.
gigalight هي شركة عالمية مبتكرة لتصميم الترابط البصري تقوم بتصميم وتصنيع وتوريد أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية, الكابلات البصرية النشطة و وحدات بصرية متماسكة لشبكة مركز البيانات وشبكة 5g اللاسلكية وشبكة النقل البصري وشبكة بث الفيديو. تستفيد الشركة من التصميم الحصري لتزويد العملاء بأجهزة شبكة ضوئية فعالة من حيث التكلفة وقفة واحدة.