|
InfiniBand
 InfiniBand és una xarxa d'àrea del sistema (System Area Network, SAN) per connectar ordinadors i dispositius d'E/S. Un sistema InfiniBand pot variar des d'un petit servidor format per un processador i uns quants dispositius d'E/S connectats, fins a un supercomputador massivament paral·lel amb milers de processadors i dispositius d'E/S què estan connectat via Internet a altres plataformes de processament i / o sistemes d'E/S. Les dues principals fites que es planteja InfiniBand són: solventar les limitacions que presenten els actuals busos PCI (per exemple, colls d'ampolla, fiabilitat, escalabilitat, etc.), i estandarditzar les emergents tecnologies propietàries en el terreny dels clústers (per exemple, Servernet, Myricom, Giganet, etc.). Rendiment
La majoria de sistemes utilitzen 4x enllaços, 8x i 12x solen ser utilitzats per les interconexions de clusters i supercomputadors. CaracterístiquesMissatgesInfiniBand transmet les dades en paquets de 4 KB que són agrupats per a formar un missatge. Els tipus de missatge són:
Parells de cuesEls parells de cues (QP) són l'interfície virtual que el hardware proporciona a un generador d'informació a InfiniBand i el port de comunicació virtual que proporciona per al receptor d'aquesta informació. D'aquesta manera, la comunicació té lloc entre un QP font i un QP destí. Tipus de serveisCada QP es configura per a proporcionar un determinat servei. Hi ha tres característiques que identifiquen cada tipus de servei:
ClausLes claus proporcionen un nivell d'aïllament i protecció en front al tràfic. Aquestes claus s'insereixen als paquets i només podran accedir a aquests paquets les aplicacions que tinguin les claus corresponents. Els diferents tipus de claus són: Clau d'Administració (Managment Key): Aquesta clau s'utilitza per a gestionar el tràfic d'un port. Un cop assignada una clau a un port, tot el tràfic de control amb aquest port haurà de portar aquesta clau inserida als paquets. Clau de Partició (Partition Key): Permet la divisió lògica de la subxarxa en zones diferents. Cada adaptador conté una taula de claus que defineix les particions per a les que està habilitat. Clau de Cola (Queue Key): Permet el control del dret d'accés a les coles per als serveis no orientats a la connexió. D'aquesta manera dos nodes que no hagin establert prèviament una connexió poden intercanviar informació, ja que aquesta clau identifica als dos interlocutors. Claus de Memòria (Local Key i Remote Key): Permet l'ús d'adreces de memòria virtuals i dota al consumidor d'un mecanisme per a controlar l'accés a aquesta memòria. El consumidor especifica a l'adaptador una zona de memòria i rep d'aquest una Clau Local i una Clau Remota. La Clau Local s'utilitza per a les gestions locals de la memòria, i comparteix la Clau Remota amb els consumidors remots perquè l'utilitzen amb les operacions remotes de DMA (RDMA). Canals virtualsEls canals virtuals (VL) constitueixen un mecanisme per a crear múltiples enllaços virtuals en un únic enllaç físic. Un canal virtual representa un conjunt de buffers de transmissió i recepció en un sol port. MulticastMulticast és un paradigma de comunicació dissenyat per a simplificar i millorar la comunicació entre un conjunt de nodes finals. InfiniBand permet aquest paradigma de comunicació multidestí. ArquitecturaInfiniBand defineix una interconnexió commutada que permet a molts dispositius intercanviar dades de forma simultània, amb gran amplada de banda i baixa latència. Com que és un sistema commutat, es poden aconseguir característiques com protecció, fiabilitat, escalabilitat, seguretat, etc., fins ara impensables en sistemes d'E/S. Un node en una xarxa InfiniBand pot comunicar-se per mitjà de múltiples ports del commutador al qual està connectat. Gràcies a aquests diferents ports pot habilitar camins alternatius tant per incrementar l'ample de banda com per permetre tolerància a fallades. El sistema d'administració serà capaç d'identificar qualsevol topologia formada, i construir les taules d'encaminament adequades per permetre l'intercanvi d'informació entre dos elements qualsevol connectats a través de la xarxa. Components de InfinibandUna subxarxa InfiniBand pot estar composta per nodes finals, commutadors, encaminadors i el Subnet Manager, tots ells interconnectats per enllaços. Aquests enllaços poden ser de cable, de fibra òptica o gravats a la placa base. Enllaços i repetidorsEls enllaços interconnecten channels adapters, switches, routers i repetidors formant una estructura. Els enllaços són cables de coure, de fibra òptica o impresos en circuits. Els repetidors són dispositius transparents que estenen l'abast dels enllaços. Només participen en els protocols de la capa física i els nodes no detecten la seva presència. Channel adaptersUn channel adapter és el component en un node final que el connecta a la xarxa. Un channel adapter és un dispositiu DMA programable amb característiques especials que permet que les operacions d'accés a memòria siguin iniciadas de manera local o remota. Cada channel adapter té un o diversos ports. Cada port del channel adapter té la seva pròpia direcció local configurada pel Subnet Manager. Cada port té el seu propi conjunt de buffers d'enviament i recepció, i és capaç d'estar enviant i rebent informació al mateix temps. CommutadorsEls commutadors disposen d'una sèrie de ports on es connecten els enllaços. Amb caràcter general, els commutadors són completament transparents per als nodes finals. Els commutadors simplement transmeten paquets des d'un port d'entrada cap a un port de sortida, d'acord amb la direcció destí que el paquet porta en la seva capçalera. Els commutadors tenen unes taules d'encaminament per decidir per quin port treure cada paquet. Aquestes taules es carreguen en el moment de l'arrencada, o després d'un canvi en la topologia, pel Subnet Manager. EncaminadorsUn encaminador s'encarrega de comunicar diferents subxarxes. En aquest cas la decisió que port de sortida es pren segons una adreça global (GID). Aquesta adreça global és única en totes les xarxes InfiniBand, mentre que la direcció local (LID) és pròpia de cada subxarxa Els encaminadors no són completament transparents per als nodes finals, ja que el node font d'especificar la direcció local (LID) de l'encaminador de sortida a l'exterior de la seva subxarxa, a més d'indicar la direcció global (GID) del node destí. HistòriaInfiniband va sorgir com a resultat de la unió de dos dissenys competidors, Future I/O, dissenyat per les empreses Compaq, IBM i Hewlett-Packard, i Next Generation I/O dissenyat per Intel, Microsoft i Sun Microsystems. Aquesta unió va sorgir atès que les empreses tant per part de Future I/O com per Next Generation I/O van veure que no hi havia prou mercat per aquests dos dissenys. Des que es va crear aquesta tecnologia fins al 1999 va rebre el nom de System I/O, després va acabar rebent el nom que coneixem en l'actualitat, Infiniband. L'Octubre de l'any 2000 es va publicar la primera versió, 1.0, de les especificacions d'Infiniband. Eix cronològic
ActualitatAvui en dia Infiniband es fa servir en la seva major part per a clústers d'alt rendiment, encara que s'han fet esforços per adaptar l'estàndard a connexions entre màquines de baix cost per a aplicacions comercials i tècniques més habituals. Infiniband és utilitzat per unss quants centres de supercomputació del TOP500. Tot i que no ha esdevingut en la tecnologia de xarxa multiús, està tenint més èxit que d'altres solucions de connexió entre computadors com, Quadrics (QsNet) i Myricom (Myrinet). Actualment en el camp dels supercomputadors, Infiniband té un gran competidor que és Gigabit Ethernet. Quan Gigabit Ethernet evolucioni a 10-Gigabit Ethernet, Infiniband haurà d'enfrontar-se a una competència molt més forta, però l'avantatge principal d'Infiniband és la seva arquitectura més que la seva velocitat. Altres competidors amb Infiniband són les diverses TCP i Ethernet millorades com, TCP Offload Engine, y RDMA Ethernet. Infiniband vs EthernetQuan es parla de pros i contras d'Infiniband en vers a la connexió més coneguda, Ethernet, es tenen en compte diversos aspectes, entre ells els mes importants venen a ser el preu, la velocitat, la latència, etc. En l'àmbit del preu, les noves connexions d'Infiniband son més cares degut a ser la més recent, no estar tan explorat ni tan optimitzat com l'Ethernet. Tot i això, els switches més antics d'Infiniband aporten bons resultats de latència i connectivitat sense ser massa cars. A diferencia de l'usatge d'Ethernet, Infiniband permet lligar els processos i la memòria de diversos servidors conjuntament, aconseguint així que les velocitats de comunicació siguin tan ràpides com si els processos es trobessin al mateix PCB. En el moment, podem trobar quatre tipus de targetes de xarxa basades en Ethernet en el món de la computació d'alt rendiment: 100Gbps, 40Gbps, 10Gbps i 1Gbps, encara que en l'actualitat s'està desenvolupant una de 400Gbps. La versió actual d'Infiniband es basa en FDR (Fourteen DataRate) la qual permet transferir des de 14Gbps fins a 56Gbps per canal. L'FDR, la base d'Infiniband està sent millorada per tal d'implementar l'EDR (enhanced data rate) la qual permetrà transmetre fins a 100Gbps. Tot i això, la principal avantatge d'Infiniband en front Ethernet és la topologia que aquesta primera ofereix, que en ser més plana dona una menor potencia de càlcul de la CPU i obtenim una latència més baixa; Ethernet, per la seva banda, ofereix una major connectivitat de cara al mercat per a les connexions de xarxes. Vegeu tambéReferències
Enllaços externs |
Portal di Ensiklopedia Dunia
