Σύγκριση δικτύων υπερυπολογιστών: InfiniBand vs Ethernet

AUSTIN, Texas – Το τοπίο των δίκτυα HPC υφίσταται μια σημαντική μεταμόρφωση καθώς οι υπολογιστικές απαιτήσεις αυξάνονται. Η συζήτηση μεταξύ των τεχνολογιών InfiniBand και Ethernet συνεχίζει να εντείνεται, με σημαντικές επιπτώσεις στην έρευνα AI, την επιστημονική προσομοίωση και τα εντατικά σε δεδομένα workloads. Αυτή η ανάλυση εξετάζει τις κρίσιμες τεχνικές διαφοροποιήσεις στη συζήτηση InfiniBand vs Ethernet και τον αντίκτυπό τους στις αρχιτεκτονικές υπερυπολογιστών επόμενης γενιάς.

Στη βάση των σύγχρονων υπερυπολογιστών βρίσκεται μια κρίσιμη επιλογή στην τεχνολογία διασύνδεσης. Το InfiniBand, που θεωρείται εδώ και καιρό το χρυσό πρότυπο για τα δίκτυα HPC, χρησιμοποιεί μια αρχιτεκτονική fabric χωρίς απώλειες με εγγενείς δυνατότητες απομακρυσμένης άμεσης πρόσβασης στη μνήμη (RDMA). Το Ethernet, ιδιαίτερα με βελτιώσεις από το πρωτόκολλο RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet), έχει εξελιχθεί για να αμφισβητήσει την κυριαρχία του InfiniBand σε περιβάλλοντα υψηλών επιδόσεων. Οι θεμελιώδεις διαφορές στις φιλοσοφίες σχεδιασμού τους δημιουργούν διακριτικά χαρακτηριστικά απόδοσης που επηρεάζουν άμεσα την απόδοση και την επεκτασιμότητα των εφαρμογών.

Κατά την αξιολόγηση InfiniBand vs Ethernet για αναπτύξεις μεγάλης κλίμακας, οι μετρήσιμες μετρήσεις λένε μια συναρπαστική ιστορία. Η τεχνολογία InfiniBand HDR τρέχουσας γενιάς, ιδιαίτερα από την Mellanox (τώρα NVIDIA Networking), επιδεικνύει σημαντικά πλεονεκτήματα σε εφαρμογές ευαίσθητες στην καθυστέρηση. Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει βασικούς δείκτες απόδοσης με βάση ανεξάρτητες δοκιμές και δεδομένα ανάπτυξης υπερυπολογιστών TOP500:

Η τεχνολογική ηγεσία του InfiniBand στον χώρο των δίκτυα HPC έχει οδηγηθεί σημαντικά από την καινοτομία της Mellanox. Η προσέγγισή τους από άκρο σε άκρο περιλαμβάνει προσαρμοστική δρομολόγηση, αυστηρό έλεγχο συμφόρησης και δυνατότητες υπολογιστών εντός του δικτύου που επιταχύνουν περαιτέρω τις συλλογικές λειτουργίες. Αυτές οι καινοτομίες, ιδιαίτερα το Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol (SHARP), δείχνουν πώς η έξυπνη δικτύωση μπορεί να αποφορτίσει υπολογιστικές εργασίες από την CPU, παρέχοντας οφέλη απόδοσης που δεν μπορούν να επιτευχθούν με τυπικές προσεγγίσεις Ethernet.

Το Ethernet έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στην αντιμετώπιση των ιστορικών του περιορισμών για το HPC. Εξελίξεις όπως το Priority Flow Control (PFC), το Explicit Congestion Notification (ECN) και η βελτιωμένη διαχείριση κυκλοφορίας έχουν βελτιώσει την καταλληλότητά του για workloads RDMA. Η υποστήριξη οικοσυστήματος για το Ethernet, συμπεριλαμβανομένης της ευρύτερης συμβατότητας προμηθευτών και των οικείων εργαλείων διαχείρισης, παρουσιάζει μια συναρπαστική περίπτωση για ορισμένες αναπτύξεις όπου η απόλυτη μέγιστη απόδοση δεν είναι ο μοναδικός καθοριστικός παράγοντας.

Η επιλογή μεταξύ InfiniBand και Ethernet εκτείνεται πέρα από τις μετρήσεις καθαρής απόδοσης. Το InfiniBand συνήθως προσφέρει ανώτερη απόδοση για εφαρμογές στενά συνδεδεμένες, όπως η υπολογιστική ρευστοδυναμική, η μοντελοποίηση καιρού και η εκπαίδευση AI όπου τα μικροδευτερόλεπτα έχουν σημασία. Το Ethernet προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία για ετερογενή περιβάλλοντα και συγκλίνουσα υποδομή που υποστηρίζει τόσο HPC όσο και εταιρικά workloads. Το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας, η υπάρχουσα τεχνογνωσία του προσωπικού και η μακροπρόθεσμη ευθυγράμμιση του οδικού χάρτη πρέπει να ληφθούν υπόψη σε αυτήν την κρίσιμη απόφαση υποδομής.

Η συζήτηση InfiniBand vs Ethernet στα δίκτυα HPC αντικατοπτρίζει τις ποικίλες απαιτήσεις της σύγχρονης υπολογιστικής επιστήμης. Ενώ το InfiniBand διατηρεί την ηγεσία απόδοσης για τις πιο απαιτητικές εφαρμογές υπερυπολογιστών, το Ethernet συνεχίζει να εξελίσσεται ως μια βιώσιμη εναλλακτική λύση για πολλές περιπτώσεις χρήσης. Η απόφαση εξαρτάται τελικά από συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογών, όρια απόδοσης και στρατηγικούς στόχους υποδομής.