Comparação de redes HPC: InfiniBand versus Ethernet

Data:12 de Novembro de 2023

A busca incessante da computação em exascala e das complexas cargas de trabalho de IA levou a infraestrutura de computação de alto desempenho (HPC) aos seus limites.No centro desta evolução está uma decisão arquitectónica críticaO debate sobre a utilização do tecido de interconexãoInfiniBand versus EthernetÉ fundamental para a concepção eficienteRede de HPCcom a aquisição da NVIDIAMellanoxNo entanto, a concorrência entre as redes de interconexão de alto desempenho e as redes de telecomunicações de alta performance se intensificou, impulsionando a inovação e as comparações convincentes baseadas em dados para os clientes empresariais e de investigação.

O desempenho bruto é o principal diferenciador. A InfiniBand, projetada explicitamente para ambientes de data center de baixa latência e alto rendimento, possui uma vantagem significativa.

• Latência:A InfiniBand oferece consistentemente uma latência de ponta a ponta de menos de 600 nanossegundos, o que é crítico para a comunicação MPI (Message Passing Interface) em simulações fortemente acopladas.mesmo com RoCE (RDMA over Converged Ethernet), normalmente opera na faixa de microsecundos (> 1,2 μs), introduzindo gargalos em cargas de trabalho paralelas.
• Transmissão:Embora ambas as tecnologias ofereçam soluções 200G e 400G, o controle de congestionamento e o roteamento adaptativo da InfiniBand garantem uma utilização de largura de banda mais consistente e eficiente,maximizar o desempenho da aplicação.

Para aplicações em que o tempo de solução é primordial, como a modelagem climática ou o sequenciamento genómico, esta lacuna de desempenho traduz-se directamente na aceleração da investigação.

Além das métricas básicas, a arquitetura da InfiniBand introduz recursos de mudança de paradigma que a Ethernet luta para igualar.

• SHARP (Protocolo de Agregação e Redução Hierárquica Escalavel):Esta característica inovadora doMellanoxOs switches InfiniBand executam operações aritméticas (como reduções de MPI) dentro do tecido de rede, descarregando essa tarefa da CPU. Isso pode acelerar as operações coletivas em até 50%.uma característica não disponível na Ethernet padrão.
• Controle nativo do congestionamento:O roteamento adaptativo incorporado da InfiniBand gerencia dinamicamente o tráfego para evitar hotspots.que podem ser menos eficientes e exigir ajustes complexos.

O domínio da Ethernet nos centros de dados de uso geral apresenta um caso convincente baseado na familiaridade e no ecossistema.

• Ubiquidade e competências:A Ethernet é universalmente conhecida e um vasto grupo de engenheiros de rede está familiarizado com sua gestão e solução de problemas.
• Convergência:Um único tecido Ethernet pode potencialmente transportar armazenamento, dados e gerenciamento de tráfego, simplificando a arquitetura da rede.Esta convergência requer muitas vezes políticas complexas de Qualidade de Serviço (QoS) para proteger os dados sensíveis ao desempenho.Rede de HPCTráfego.
• Custo:Historicamente, os componentes Ethernet tinham um preço mais baixo. 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.

A escolha entre InfiniBand e Ethernet não é uma questão de qual é universalmente melhor, mas qual é o ideal para a carga de trabalho específica.Rede de HPCEnvolvimentos onde o objectivo principal é alcançar o tempo de resolução mais rápido para cálculos complexosMellanoxA tecnologia, continua a ser o líder indiscutível de desempenho. Suas capacidades de computação em rede avançadas e eficiência superior fornecem um ROI tangível para a pesquisa e empresas orientadas por IA.,Para ambientes ou clusters de carga de trabalho mista onde o desempenho extremo é menos crítico, a Ethernet de alta velocidade oferece uma alternativa familiar e capaz.