HPC-Netzwerkvergleich: InfiniBand vs. Ethernet

Das Datum:12. November 2023

Das unablässige Streben nach Exascale-Computing und komplexen KI-Workloads hat die Hochleistungsrecheninfrastruktur (HPC) an ihre Grenzen gedrängt.Im Zentrum dieser Entwicklung liegt eine kritische architektonische Entscheidung­ die Auswahl des Verbundgewebes.InfiniBand gegen Ethernetist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung effizienterHPC-NetzwerkeMit der Übernahme von NVIDIAMellanox, einem führenden Anbieter von Hochleistungs-Verbindungen, hat sich dieser Wettbewerb verschärft, was Innovationen und zwingende datengestützte Vergleiche für Unternehmen und Forschungskunden vorantreibt.

InfiniBand, das explizit für Low-Latency- und High-Throughput-Rechenzentrumsumgebungen entwickelt wurde, hat einen erheblichen Vorteil.

• Latenzzeit:InfiniBand liefert eine Ende-zu-Ende-Latenz von unter 600 Nanosekunden, die für die MPI-Kommunikation in eng gekoppelten Simulationen von entscheidender Bedeutung ist.auch mit RoCE (RDMA über konvergiertes Ethernet), arbeitet typischerweise im Mikrosekundenbereich (> 1,2 μs) und führt zu Engpässen bei parallelen Arbeitsbelastungen.
• Durchsatz:Während beide Technologien 200G- und 400G-Lösungen bieten, sorgen die Überlastungskontrolle und das adaptive Routing von InfiniBand für eine gleichbleibendere und effizientere Bandbreitennutzung.Maximierung der Anwendungsleistung.

Für Anwendungen, bei denen die Zeit bis zur Lösung von größter Bedeutung ist, wie z. B. Klimamodellierung oder Genomsequenzierung, führt diese Leistungslücke direkt zur Beschleunigung der Forschung.

Neben grundlegenden Metriken führt die Architektur von InfiniBand Paradigmenwechselfunktionen ein, die Ethernet nur schwer erreichen kann.

• SHARP (skalierbares Hierarchieaggregations- und Reduktionsprotokoll):Diese wegweisende Eigenschaft derMellanoxInfiniBand-Switches führen arithmetische Operationen (wie MPI-Reduktionen) innerhalb des Netzwerkgewebes aus und entladen diese Aufgabe von der CPU. Dies kann kollektive Operationen um bis zu 50% beschleunigen,eine Funktion, die im Standard Ethernet nicht verfügbar ist.
• Native ÜberlastungskontrolleDas integrierte adaptive Routing von InfiniBand verwaltet den Datenverkehr dynamisch, um Hotspots zu vermeiden.die weniger effizient sein können und eine komplexe Abstimmung erfordern.

Die Dominanz von Ethernet in Allzweck-Rechenzentren ist ein überzeugendes Argument, das auf Vertrautheit und Ökosystem beruht.

• Allgegenwart und Kompetenz:Ethernet ist allgemein verstanden, und ein großer Pool von Netzwerkingenieuren ist mit seiner Verwaltung und Fehlerbehebung vertraut.
• Konvergenz:Ein einzelnes Ethernet-Fabric kann potentiell Speicher-, Daten- und Verwaltungsverkehr tragen, wodurch die Netzwerkarchitektur vereinfacht wird.Diese Konvergenz erfordert oft komplexe QoS-Richtlinien zum Schutz von leistungssensiblenHPC-NetzwerkeVerkehr.
• Kosten:Historisch gesehen waren Ethernet-Komponenten günstiger. 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.

Bei der Wahl zwischen InfiniBand und Ethernet geht es nicht darum, welches universell besser ist, sondern welches für die spezifische Arbeitsbelastung optimal ist.HPC-NetzwerkeIn den Bereichen, in denen die schnellste Lösungszeit für komplexe Berechnungen das Hauptziel istInfiniBand, mitMellanoxDie Technologie ist nach wie vor der unbestrittene Leistungsführer. Ihre fortschrittlichen Computing-Fähigkeiten im Netzwerk und ihre höhere Effizienz bieten einen spürbaren ROI für Forschung und KI-gesteuerte Unternehmen.,Für Umgebungen mit gemischten Arbeitsbelastungen oder Cluster, in denen extreme Leistungen weniger kritisch sind, bietet das Hochgeschwindigkeits-Ethernet eine vertraute und leistungsfähige Alternative.