Сравнение сетей суперкомпьютеров: InfiniBand против Ethernet

Краткое содержание:По мере того, как рабочие нагрузки высокопроизводительных вычислений (HPC) становятся все более сложными и интенсивными в отношении данных, выбор технологии межсоединений имеет решающее значение. Этот технический анализ сравнивает две доминирующие парадигмы в HPC сетевой—InfiniBand от Mellanox и традиционный Ethernet—оценивая их архитектурные достоинства для суперкомпьютеров следующего поколения и исследовательских кластеров в области ИИ.

Современные среды высокопроизводительных вычислений выходят за рамки традиционного научного моделирования, охватывая обучение искусственному интеллекту, аналитику больших данных и обработку в реальном времени. Эти рабочие нагрузки требуют структуры межсоединений, которая обеспечивает не только сырую пропускную способность, но и сверхнизкую задержку, минимальный джиттер и эффективную разгрузку ЦП. Сеть превратилась из пассивной трубы данных в активный, интеллектуальный компонент вычислительной архитектуры, что делает выбор между InfiniBand против Ethernet фундаментальным архитектурным решением, которое определяет общую производительность и эффективность кластера.

Основное различие между InfiniBand и Ethernet заключается в их философии проектирования. InfiniBand изначально был задуман для высокорисковой среды HPC сетевой, в то время как Ethernet развивался как стандарт сети общего назначения.

Под руководством Mellanox(теперь часть NVIDIA), InfiniBand предлагает структуру без потерь с передовыми функциями:

• Нативный RDMA: Обеспечивает прямую передачу данных из памяти в память между серверами, минуя ОС и ЦП, что снижает задержку до менее 600 наносекунд.
• Вычисления в сети: Технология SHARP от Mellanox позволяет выполнять операции агрегирования (например, all-reduce) внутри коммутационной структуры, резко уменьшая объем данных и ускоряя коллективные операции.
• Высокая пропускная способность: Развертывает 400 Гбит/с NDR InfiniBand, обеспечивая стабильную пропускную способность без перегрузок.

Современный высокопроизводительный Ethernet (с RoCE - RDMA over Converged Ethernet) добился значительных успехов:

• Знакомство и стоимость: Использует существующие знания в области ИТ и может извлечь выгоду из экономии за счет масштаба.
• RoCEv2: Включает возможности RDMA по сетям Ethernet, хотя для оптимальной работы требуется настроенная структура без потерь (DCB).
• Скорость: Предлагает сопоставимые скорости сырой пропускной способности, с доступным Ethernet 400 Гбит/с.

Теоретические преимущества InfiniBand материализуются в ощутимых улучшениях производительности в реальных средах HPC и AI. В следующей таблице приведены основные показатели производительности:

Решение InfiniBand против Ethernet является не просто техническим; оно несет в себе значительный стратегический вес. InfiniBand, работающий на технологии Mellanox, неизменно обеспечивает превосходную и предсказуемую производительность для тесно связанных симуляций и крупномасштабного обучения ИИ, что напрямую приводит к более быстрому времени решения и более эффективному использованию ресурсов. Ethernet предлагает убедительные преимущества в гетерогенных средах и смешанных рабочих нагрузках, где приоритетом является интеграция с более широкими корпоративными сетями. Однако его производительность часто больше зависит от тщательной настройки, чтобы приблизиться к производительности специально созданной структуры InfiniBand.

В дебатах о HPC сетевой нет универсального ответа. Для критически важных развертываний, где максимальная производительность приложений, наименьшая задержка и высочайшая эффективность не подлежат обсуждению, — например, в суперкомпьютерных центрах высшего уровня — InfiniBand остается бесспорным лидером. Для кластеров, работающих с различными рабочими нагрузками, или там, где операционная осведомленность имеет первостепенное значение, передовые решения Ethernet представляют собой жизнеспособную альтернативу. Ключ заключается в согласовании сетевой архитектуры с конкретными вычислительными и экономическими требованиями рабочей нагрузки.

Чтобы определить оптимальную стратегию межсоединений для ваших вычислительных потребностей, обратитесь к экспертным партнерам для детального анализа рабочей нагрузки и тестирования концепции. Оценка моделей связи вашего приложения — первый шаг к построению сбалансированной и мощной HPC сетевой инфраструктуры.