除了眾所周知的以太網之外，還有許多其他類別的網絡架構。 對於服務器端連接方案，infiniband（ib）技術受到重視並用於其固有特性。 它幾乎佔據主導地位，特別是在高性能計算（hpc），大型數據中心存儲和其他場景中。 那麼ib和以太網有什麼區別？ 為什麼大多數hpc系統使用ib互連？
ib是一種支持多個並發連接的“電纜交換”技術，它是新一代服務器硬件平台的i / o標準。 隨著cpu性能的快速發展，i / o系統的性能已成為製約服務器性能的瓶頸。 過去使用的pci總線架構不符合新的應用趨勢。 為了克服pci的固有缺點，英特爾，思科，康柏，emc，富士通等公司聯合推出了ib架構，其核心是將i / o系統與服務器主機分開。 目前，只有少數公司，如mellanox，intel，qlogic，可以提供ib產品。 mellanox處於領先地位。 最近，他們在密歇根大學部署了第一台hdr 200g infiniband超級計算機。
infiniband的基本協議
上圖顯示了ib的基本協議。 我們可以看到，ib協議採用分層結構，包括上層協議，傳輸層，網絡層，鏈路層和物理層。 每層彼此獨立，下層為上層提供服務，類似於tcp / ip協議。 與用於高級網絡通信的以太網不同，infiniband主要用於低級輸入/輸出通信場景。 如本文開頭所述，ib架構的任務是提高服務器端的輸入/輸出性能，即使以太網達到或超過ib網絡的速度，ib在低級網絡通信的情況下也是不可替代的。 此外，ib的傳輸模式和媒體非常靈活。 它可以通過設備中的印刷電路板的銅線箔轉移，並通過dac或aoc在設備之間互連。
正如infiniband行業協會工作組聯合主席bill lee所說，“infiniband的目標是改善應用程序之間的通信。” ib技術不僅包括芯片和硬件，還包括軟件。 為了發揮應有的作用，硬件和軟件必須完全集成在操作系統，管理和應用層中。
intersect360 research首席執行官addison snell指出，“infiniband已經發展壯大，現在是hpc系統中高性能存儲互連的首選解決方案。目前，數據分析和機器學習等高數據吞吐量的應用正在迅速擴大，對高帶寬和低延遲互連的需求也在向更廣闊的市場擴展。“
顯然，我們目前和未來的主要方向是解決科學和數據分析的問題，這需要在我們的數據中心的計算節點，存儲和分析系統之間具有非常高的帶寬，從而形成單個系統環境。 此外，延遲（內存和磁盤訪問延遲）是hpc的另一個性能指標。 因此，hpc數據中心選擇使用ib網絡的原因是它可以滿足高帶寬和低延遲的要求。
ib目前是hpc和ai基礎設施之間的首選互連，速度也在不斷提高，從sdr，ddr，qdr到hdr。 著名的mellanox infiniband解決方案連接了大多數頂級500超級計算機，他們還將開始規劃ndr 400g infiniband技術，以支持未來的e級超級計算和機器學習平台。 在延遲方面，rdma（遠程直接內存訪問）技術允許我們在整個網絡中直接和遠程訪問數據，並且可以解決服務器端數據處理網絡傳輸延遲的問題。 rdma通過網絡將數據直接傳輸到計算機的存儲區域，將數據從一個系統快速移動到遠程系統內存，實現零拷貝，釋放主機端的cpu負載，並減少主機中數據處理的延遲，從數百微秒到納秒。
此外，ib具有協議棧簡單，處理效率高，管理簡單的優點。 與以太網的分層拓撲不同，infiniband是一種扁平結構，這意味著每個節點都與所有其他節點直接連接。 與tcp / ip網絡協議相比，ib使用基於信任和流量控制的機制來確保連接的完整性，並且數據包很少丟失。 在數據傳輸之後，接收器返回信號以指示緩衝器空間的可用性。 因此，ib協議消除了由於丟失原始數據分組而導致的重傳延遲，從而提高了協議的性能。 效率和整體表現得到改善。 另外，考慮到超高速光纖傳輸中信號失真的問題，ib在光纖中傳輸數據信號不同，在接收端增加濾波器濾除信號噪聲，充分保證信號完整性連接網絡。
infiniband是一種統一的互連結構，可以處理存儲i / o，網絡i / o和進程間通信（ipc）。 它可以互連磁盤陣列，san，lan，服務器和集群服務器，在相對較短的距離內提供高帶寬和低延遲傳輸，並支持單個或多個internet網絡中的冗餘i / o通道，因此數據中心仍可在本地運行失敗發生。 特別是在未來，當hpc數據中心的內部流量急劇增加時，作為服務器之間應用的網絡連接技術，infiniband將擁有更廣闊的發展空間。
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