مقارنة شبكة HPC: InfiniBand مقابل Ethernet

التاريخ:12 نوفمبر 2023

وقد دفع السعي المستمر للحوسبة على نطاق واسع والحمولة العاملة المعقدة للذكاء الاصطناعي البنية التحتية للحوسبة عالية الأداء (HPC) إلى حدودها.في قلب هذا التطور يكمن قرار معماري حاسم: اختيار نسيج الترابط.InfiniBand مقابل Ethernetهو محوري لتصميم فعالةشبكات HPCمع استحواذ NVIDIAميلانوكس، الرائدة في شبكات الارتباط عالية الأداء، هذه المنافسة قد كثفت، مما دفع الابتكار ومقارنات مقنعة القائمة على البيانات للشركات والعملاء البحثيين.

الأداء الخام هو الفارق الرئيسي. يحتوي InfiniBand ، الذي تم تصميمه صراحةً للبيئات المركزية للبيانات ذات الكمون المنخفض والسرعة العالية ، على ميزة كبيرة.

• التأخير:توفر InfiniBand باستمرار فترة تأخير من نهاية إلى نهاية أقل من 600 نانو ثانية، وهو أمر بالغ الأهمية للاتصال MPI (مواجهة تمرير الرسائل) في المحاكاة المرتبطة بإحكام.حتى مع RoCE (RDMA عبر Ethernet المتقارب)، عادة ما تعمل في نطاق الميكرو ثانية (> 1.2 μs) ، مما يقدم اختناقات في أحمال العمل المتوازية.
• النفاذ:في حين أن كلا التكنولوجيين يقدمان حلولاً 200G و 400G، فإن التحكم في الازدحام في InfiniBand والتوجيه التكيفي يضمن استخدامًا أكثر اتساقًا وكفاءة لعرض النطاق الترددي،تعظيم أداء التطبيق.

بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها وقت الحل أمرًا أساسيًا ، مثل نمذجة المناخ أو تسلسل الجينوم ، فإن هذه الفجوة في الأداء تترجم مباشرة إلى تسريع البحث.

وبالإضافة إلى المقاييس الأساسية، فإن هيكل InfiniBand يقدم ميزات تحول النموذج التي تكافح إيثيرنث لمطابقتها.

• SHARP (بروتوكول تجميع وتقليل هرمي قابل للتوسع):هذه الميزة الرائدةميلانوكستقوم مفاتيح InfiniBand بإجراء عمليات حسابية (مثل تخفيضات MPI) داخل نسيج الشبكة ، مما يزيل هذه المهمة من وحدة المعالجة المركزية. وهذا يمكن أن يسرع العمليات الجماعية بنسبة تصل إلى 50٪ ،ميزة غير متوفرة في Ethernet القياسية.
• مراقبة الازدحام الأصلية:يقوم التوجيه التكيفي المدمج في InfiniBand بإدارة حركة المرور بشكل ديناميكي لتجنب النقاط الساخنة. يعتمد Ethernet على بروتوكولات إضافية (مثل DCQCN) لإدارة الازدحام ،والتي قد تكون أقل كفاءة وتتطلب ضبط معقد.

يقدم هيمنة Ethernet في مراكز البيانات ذات الأغراض العامة قضية مقنعة مبنية على العرفية والنظام البيئي.

• التواجد في كل مكان والمهارات:يُفهم الإيثرنت عالمياً ، ويعرف مجموعة واسعة من مهندسي الشبكات إدارته وإصلاح مشاكله. وهذا يمكن أن يقلل من التكاليف العامة التشغيلية والتدريبية.
• التقارب:يمكن أن يحمل نسيج إيثيرنت واحد محتملًا حركة التخزين والبيانات وإدارة البيانات ، مما يبسط بنية الشبكة. ومع ذلك ،هذا التقارب غالبا ما يتطلب سياسات عالية الجودة معقدة لحماية أداء حساسشبكات HPCالمرور
• التكلفة:تاريخياً، كانت مكونات إيثيرنت تحمل سعر أقل. the gap has narrowed significantly with the introduction of high-speed Ethernet and the total cost of ownership (TCO) considering performance-per-watt and performance-per-dollar often favors InfiniBand for dedicated HPC clusters.

الاختيار بين InfiniBand و Ethernet ليس مسألة ما هو أفضل عالميا، ولكن ما هو الأمثل لحملة العمل المحددة.شبكات HPCالبيئات التي يكون فيها تحقيق أسرع وقت لحل الحسابات المعقدة هو الهدف الرئيسيميلانوكستقنية الذكاء الاصطناعي، لا تزال الرائدة في الأداء. وقدراتها الحاسوبية المتقدمة في الشبكة وكفاءة متفوقة توفر عائد استثمار ملموس للبحوث والمؤسسات القائمة على الذكاء الاصطناعي.,بالنسبة للبيئات ذات الحمل المختلط أو المجموعات التي تكون فيها الأداء المتطرف أقل أهمية ، يوفر Ethernet عالي السرعة بديلًا مألوفًا وقادرًا.