Infiniband ケーブルの理解: 高性能接続ソリューション

高性能コンピューティング環境では、現在のワークロードに不可欠な高いデータ レートと高い可用性を提供する Infiniband ケーブルが活用されています。Infiniband ケーブルは簡単に接続できるように設計されており、データ ストレージ システムから高度な研究ユニットまで、ほぼすべての分野で重要な役割を果たしています。この記事では、Infiniband テクノロジをアーキテクチャ、その採用によるメリット、接続性に関して従来のテクノロジを凌駕する点について検討します。Infiniband の詳細の調査 ケーブルはデータの増加にどのように貢献しているかを理解するのに役立つ コミュニケーションとネットワークの強さは、テクノロジーの重要な変化の特徴の一部です。

Infiniband とは何ですか? 他のケーブル タイプと比べるとどう違いますか?

Infiniband は、低レイテンシと高帯域幅を必要とする組み込みシステム環境で最も一般的に利用される高速コンピュータ ネットワーク プロトコルです。これには、スーパーコンピューティングやエンタープライズ環境が含まれます。イーサネットなどの他のケーブル タイプと比較して、Infiniband は 10 ～ 400 Gbps のデータ レートで優れたパフォーマンスを提供します。また、ダイレクト メモリ アクセス (DMA) 操作も実行できるため、中央処理装置 (CPU) の作業負荷を軽減し、他のケーブルよりも効率的です。適応性とコスト効率に優れているため、多くの人が従来のイーサネットを使用する傾向がありますが、Infiniband は、最高のパフォーマンスと安定性が切実に求められる、よりニッチなシナリオで最も効果を発揮すると言えます。

Infiniband の定義: 高性能ケーブル ソリューション

Infinibandは、その優れた帯域幅と超低レイテンシの組み合わせにより、4x Infinibandテクノロジーを含むデータ集約型アプリケーションに適した高性能ソリューションと考えられています。この相互接続規格は、最大スループットに必要なスケールと強度を提供することで、複雑なコンピューティングネットワーク環境の要件に合わせてカスタマイズされています。リモートダイレクトメモリアクセスプロトコルを使用して動作し、CPUプロセスをスキップしてレイテンシを削減しながらパフォーマンスを向上させます。 データ転送これらの特性により、パフォーマンス メトリックとデータの信頼性が極めて重要な場合には Infiniband が優位となり、一部の特定のアプリケーションでは従来のケーブルよりもさらに有利になります。

Infiniband とイーサネットの比較 ケーブル

Bosco とその前身である Infiniband は、当初はデータセンターの相互接続ソリューションとして開発されたにもかかわらず、高性能コンピューティングの理想的な相互接続アーキテクチャと見なされています。このシステムはまもなく大幅な変更が行われ、より高い帯域幅と他のネットワーク システムとのより容易な統合が可能になります。私の意見では、Infiniband は、より高いデータ スループットと伝送速度の容量により、イーサネットよりも優れています。最大 400 Gbps の帯域幅拡張は、大量のデータをある場所から別の場所に高速かつ確実に移動するための強力な機能です。さらに、Infiniband には、リモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) が含まれており、これにより、あるコンピューターのメモリから別のコンピューターのメモリにメモリ領域を直接コピーできます。これにより遅延が最小限に抑えられ、このアクションを実行するために CPU を使用する必要がなくなります。したがって、低レイテンシを必要とする HEC アプリケーションでは、Infiniband の使用が必須になります。コストの観点からは、より安価で経済的に実現可能であると考えられるため、より広範なアプリケーションでイーサネットを使用することが確実に有利です。ただし、Infiniband 相互接続のパフォーマンスは、マイクロセントリックの専用マシンには優れているため、単位コストあたりのパフォーマンスが高いことが求められるマシンには理想的なオプションです。

さまざまな探索 ケーブルの種類 インフィニバンドネットワーク

Infiniband ネットワークに関しては、さまざまなケーブル タイプがパフォーマンスと距離に関するさまざまな要件に対応します。最も一般的なのは銅ケーブルです。銅ケーブルは経済的に合理的で、データ センター内では十分な信号品質を備えていますが、距離が短い場合に限られます。長距離では、光ファイバー ケーブルの使用が不可欠になります。これにより、銅配線によくある信号減衰の問題がなく、より長い距離をカバーし、より広い帯域幅を利用できます。さらに、光ケーブルはより優れたデータ レートで動作するため、速度とデータの整合性が不可欠な高度なコンピューティング分野では特に便利です。銅ケーブルと光ケーブルのどちらを選択するかは、特定のネットワーク トポロジ、意図したコスト パフォーマンス構造、および展開距離によって決まることがよくあります。

どのように選択するのですか？ 適切なInfinibandケーブル あなたのニーズのために？

Infiniband を選択する際に考慮すべき要素 ケーブル

Infiniband ケーブルを購入する際は、パフォーマンスを向上させ、システムの要件が満たされるようにするために、いくつかの側面に注意を払う必要があります。最初の要素は距離と展開要件です。銅ケーブルは、コストと展開の容易さの観点から、距離が短い場合に適します。これに対して、光ケーブルは、許容度が高く信号損失が少ないため、長距離に適しています。次の要素は、ネットワーク全体の効率を向上させる 4x Infiniband ソリューションの機能です。これには、使用するケーブルの種類によって異なる必要なデータ レートが含まれます。たとえば、光ケーブルはデータ転送に関してより密着性が高いため、より要求の厳しい環境に適しています。銅ケーブルと光ケーブルを比較すると、たとえばお金が大きく変わり、利用可能なリソースに関する選択に影響を与える可能性があるため、他のリソースも忘れないでください。現在の通信構造にスムーズに統合できるように、この機器で QSFP28 アクティブ光ケーブルを使用することも選択する必要があります。

理解する インフィニバンド HDR や NDR オプション

最近業界に導入された Infiniband High Data Rate (HDR) や Next Data Rate Infiniband テクノロジーなどのオプションは、現在のデータ スループット要件を満たす点で進歩を遂げています。Infiniband HDR (高データ レート) は 2019 年後半に発効し、基本的に 200 つのリンクあたり 4 Gb/s のデータ転送速度が伴い、複雑なデータ集約型タスクを実行する能力が大幅に向上し、Infiniband の高性能アプリケーションが 400 倍に増加します。この標準では、以前のバージョンよりも優れたシグナリング戦略が使用されているため、特にデータ センター管理やスーパーコンピューティングで重要なレイテンシとスループットが向上します。次のステップ、つまり NDR Infiniband の次のステップは XNUMX GB/秒で、XNUMX つのリンクあたりのデータ スループットが向上した、より複雑な計算タスクの相互接続に使用されます。HDR または NDR のいずれかを選択する基準は、必要なパフォーマンス機能、予算要因、インフラストラクチャ統合のレベルに基づく必要があります。どちらのテクノロジーも、過去の世代に比べて大幅な改善が可能だからです。

マッチング データレート や パソコン 要件

データ レートとコンピューター要件を見積もる最初のステップは、アプリケーションまたは対象ネットワーク環境の目的のデータ転送タスクを決定することです。情報源によると、まず、システム全体のパフォーマンスの目標設定を視野に入れて、アプリケーションに必要なデータ レートが、関係するコンピューターの数と容量に関して費用対効果の高いものになるようにする必要があります。インストールされているコンポーネントがどの程度の負荷に耐えられるか、特にネットワーク カードとインターフェイスの仕様を確認してください。また、古いシステムへの過度の依存を防ぐために、将来のデータ ニーズを見積もるようにしてください。利用可能なものと必要なものを確認した後、ユーザーは、既存の技術ソリューションと予算配分内で効率を最大化する最も便利な Infiniband (HDR または NDR) を選択できます。

のアプリケーションは何ですか インフィニバンド in 高性能コンピューティング?

インフィニバンドの役割 データセンター

この分野の専門家として、私はデータセンターで Infiniband を使用することを推奨します。その高帯域幅と低レイテンシは、データ処理とストレージ機能を実行する上で価値があるように思われます。Infiniband であれ、その他のものであれ、特定の高速ネットワーク技術をデータセンター環境に統合すると、遅延のない複雑な操作とリアルタイム分析のための理想的な条件が整います。アーキテクチャ設計に加えて、これらの要素は、大規模な仮想化および分散コンピューティング環境を扱う際の Infiniband の効率を特に高めます。この技術は、高性能ネットワークで動作する新しい開発によってさらに強化され、既存のデータセンターフレームワークへの導入が容易になり、リソースの利用率が向上し、操作の混雑が軽減されます。

Infinibandを活用して Artificial Intelligence ワークロード

Infiniband の高スループットと低レイテンシが、人工知能モデルのトレーニングと推論の高速化にどのように貢献しているかを高く評価しています。有力な情報源によると、Infiniband は分散 AI コンポーネント間の高速通信を可能にするとのことです。AI フレームワークに必要な膨大なデータと高度な AI アルゴリズムに関するもっともらしい理由があると思います。コンピューティング アクティビティを並行して迅速に拡張できる機能があり、AI モデルのトレーニングに必要な時間を短縮し、AI の開発時間を短縮します。さらに、既存の AI システムと並行して Infiniband の使用を迅速にパフォーマンス向上し、簡単に構成できることは、AI の注目すべき改善点です。

インフィニバンドの貢献 高度な HPC システム

Infiniband と、高度な高性能コンピューティング (HPC) システムの開発におけるその役割について調査したところ、最高の帯域幅や低レイテンシなどの特性が HPC アプリケーションの利用における重要な要素であることに気付きました。Infiniband はデータ通信に効果があり、すべての主要リソースのスループットを向上させます。これにより、科学研究やエンジニアリング活動で必要とされる最も複雑なシミュレーションやその他の大規模な計算を効率的に実行できます。注目すべきは、スケーラブルで並列なデータ処理アーキテクチャーの機能により、パフォーマンス ファブリックを損なわずに HPC システムの潜在能力を向上させるには Infiniband が必須であるということです。このテクノロジーの導入により、既存の高性能コンピューティング フレームワークのコンテキスト内でのパフォーマンスの不確実性が排除され、コンピューティング ノード間のシームレスな通信と高帯域幅が実現します。

どのように行います アクティブ光学 や 銅ケーブル Infiniband ではテクノロジーが異なりますか?

理解する アクティブ光ケーブル (AOC) インフィニバンドネットワーク

AOC は Infiniband ネットワークでは広く使用されていませんが、AOC と私が共有する役割から、AOC の AOC にはいくつかの利点があり、SFF プラグが取り付けられていることがわかります。上位の検索結果のほとんどでは、AOC アダプタ ケーブル アセンブリ センターと AOC アクティブ光ケーブルも使用されています。このような属性により、AOC は、長距離にわたって信号の整合性が重要である大規模なデータベースや HPC に特に適しています。結論として、AOC の拡張と長距離にわたる高速通信チャネルを提供する能力により、AOC は Infiniband アーキテクチャの高度なネットワーク展開に適しています。

探る ダイレクトアタッチ銅線 や 活性銅 ソリューション

InfiniBandネットワークにおけるダイレクトアタッチ銅線（DAC）とアクティブ銅線ソリューションを調査しているときに、上位の検索結果から興味深い洞察がいくつか見つかりました。特に、 QSFP56 InfiniBand HDR アクティブ光ケーブル。コストとエネルギー効率のおかげで、DAC ケーブルは低遅延の Infiniband リンクに非常に適しており、短距離アプリケーションに最適です。これらのケーブルは、低遅延で高速なデータ転送を提供し、組み込み信号処理に追加の電力が不要なため、導入が非常に簡単です。対照的に、アクティブ銅ケーブルは、アクティブ電子機器を組み込んで信号を増幅およびバランス調整し、電力損失を減らすことで、中距離でより優れたパフォーマンスを発揮します。それぞれの明確なメリットと特殊性にかかわらず、両方のコンポーネントは Infiniband ネットワークで役割を果たします。パフォーマンス仕様とデータ センターまたは高性能コンピューティング トポロジの制約を満たす DAC ケーブルまたはアクティブ銅ケーブルのみを使用します。

のメリット アクティブファイバー データ伝送

データ伝送におけるアクティブ ファイバーの使用に関する私の理解では、これらのケーブルは優れた機能を備えており、データ転送のパフォーマンスは従来の銅線ソリューションを上回っていると、複数の権威ある情報源が述べています。アクティブ ファイバーのもう 1 つの利点は、電磁干渉に抵抗する能力です。これにより、長距離にわたる信号の品質と信頼性が向上します。これは、今日のデータ センターや通信ネットワークでは非常に重要です。軽量で柔軟性があるため、設置と管理は、より大きな銅線ケーブルの場合よりも面倒ではありません。結論として、高いデータ スループットと安全な長距離伝送が求められる分野では、アクティブ ファイバーの方が優れた選択肢です。

どのように NVIDIA や メラノックス Infiniband ソリューションを強化しますか?

統合 NVIDIA Infiniband のテクノロジー

NVIDIA のテクノロジと Infiniband を使用すると、高性能コンピューティング (HPC) と人工知能 (AI) のワークロードが大幅に改善されます。NVIDIA の最新 GPU と Mellanox の高度な Infiniband ソリューションを併用すると、ほぼゼロのレイテンシでデータ移動が可能になり、計算プロセスを最大限に高めることができます。NVIDIA の並列処理と Infiniband の高速ネットワークを組み合わせることで、効率的でスケーラブルなデータセンターを構築でき、複雑なコンピューティング要件に応じて迅速に構築できます。この統合により、データ集約型のタスクの効率が向上し、新しい革新的な成果を生み出す余地が生まれます。

の影響 メラノックス Infiniband パフォーマンスの革新

Mellanox は革新的なインプットにより、一貫して Infiniband 技術を改良してきました。これにより、高速ネットワーク ソリューション市場で競合する企業のパフォーマンスと機能が強化されています。これらの開発には、トラフィックを最適なパスに誘導し、システムのスループット効率を向上させる適応型ルーティングのアルゴリズムの発明が含まれます。また、Mellanox は、ネットワーク処理タスクをハードウェア レベルに配置して CPU がより多くの作業負荷を分担するなど、高度なオフロード技術を開発しました。強化された QoS メカニズムにより、保証された伝送速度が促進され、コンピューター データ センターはより高いレベルで動作できます。全体として、Mellanox のこれらの成果により、Infiniband 互換のすべてのタスクにおいて Infiniband ネットワークのパフォーマンスが大幅に向上しました。これらのタスクは、ハイエンドのコンピューティング能力の証です。

インフィニバンドの今後の動向 NVIDIA や メラノックス

NVIDIA と Mellanox は、HPC と AI アプリケーションに存在していたギャップを埋めるために、また AI ワークロードが増加しているという事実に対応するために、Infiniband の統合を継続します。NVIDIA と Mellanox は相乗効果を高める方法を熟知しており、非圧縮性と拡張性の向上という目標を掲げています。さらに、機械学習を制御された動的な方法でこのようなシステムに統合し、堅牢性の問題を強化して、最小限の混雑でデータが移動するためのよりアクセスしやすく堅牢なシステムを提供するというエキサイティングなトレンドがあります。これらの開発は、特に Infiniband EDR と HDR で、将来の世代のコンピューティング関連のすべての基礎となります。

参照ソース

光ファイバーケーブル

データセンター

よくある質問（FAQ）

Q: Infiniband NDR とは何ですか? また、他の Infiniband 標準と異なる機能は何ですか? 

A: NDR は帯域幅を拡大し、レイテンシを削減します。Infiniband 標準カテゴリの最新世代は、以前の世代とは一線を画しています。ポートあたり約 56 Gbps という非常に高速なデータ転送が可能で、EDR や HDR の競合製品を圧倒します。専用のコネクタは QSFPXNUMX と呼ばれ、パフォーマンス コンピューティング ネットワークの効率と速度に関する厳しい要件に適しています。 

Q: Infiniband ネットワークでアクティブ銅ケーブルを使用するのはなぜですか? 

A: たとえば、アクティブ銅ケーブルとメガ電気銅ケーブルは、Infinibus ネットワークの QSFP28 から QSFP28 への優れたネットワーク コントローラになります。これらは、光ファイバー ケーブルに比べて安価でありながら、高帯域幅と低遅延の要件を満たすことができます。これらのケーブルは、XNUMX メートルを超えない距離に最適で、消費電力は光トランシーバーよりも低くなります。アクティブ銅ケーブルは、EDR、HDR、NDR などのさまざまな Infiniband 標準に適合しており、複数のネットワークにわたる重要な操作を可能にします。

Q: スプリッター ケーブルについて知っておくべきことは何ですか? また、Infiniband ネットワークにはどのようなシナリオが適用されますか? 

A: ブレーカーケーブル、別名 ブレイクアウトケーブルは、56 つの高速ポートを多数の低速ポートに分割するために使用されます。Infiniband ネットワークの場合、スプリッター ケーブルを使用して QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) ポートと SFP (Small Form-factor Pluggable) ポートを接続するのはごく普通のことです。QSF56 から QSFPXNUMX へのケーブル接続も含まれます。つまり、ベアリングをネットワーク全体に簡単に配置できるため、高性能コンピューティング システムで帯域幅をより有効に活用できます。 

Q: Infiniband ケーブル ファミリ内の QSFP56 コネクタと QSFP28 コネクタの違いは何ですか? 

A: QSFP56 コネクタと QSFP28 コネクタはどちらも Quad Small Form-factor Pluggable コネクタと呼ばれるタイプのコネクタに属し、Infiniband ケーブルに取り付けられます。その特性を定義する主な要因はデータ レートです。QSFP56 の場合、200 Gbps (HDR) または 400 Gbps (NDR) の範囲の速度がサポートされていますが、QSFP28 の場合はそれよりはるかに低く、最大 100 Gbps (EDR) です。したがって、QSFP56 は最新の高性能 Infiniband ネットワークに組み込まれていますが、Infiniband EDR には QSFP28 がより多く組み込まれています。

Q: Infiniband AOC ケーブルとは何か、また他の種類のケーブルとどう違うのかを正確に説明していただけますか?

A: Infiniband AOC (アクティブ光ケーブル) ケーブルは、Infiniband の AOC に似ていますが、伝送にアクティブな光ファイバー技術が採用されています。両端に光トランシーバーが統合されており、他のトランシーバーを必要としないため、高度な AOC と言えます。さらに、銅線に比べて電力要件が低く、遅延も少なく、範囲も広くなっています。たとえば、Infiniband HDR アクティブ光ケーブルは、200 メートル以下の長さで 100 Gbps の速度でデータを伝送できます。

Q: Infiniband ケーブルに関連付けられているコネクタの種類は何ですか?

A: Infiniband ケーブルで使用される最も一般的なコネクタ タイプは、QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) バリアントです。これには、EDR (28 Gbps) 用の QSFP100、HDR (56 Gbps) および NDR (200 Gbps) 用の QSFP400 が含まれます。SFP コネクタ (Small Form-factor Pluggable) は、スプリッタ ケーブルを使用するネットワークでもよく使用されます。さまざまな Infiniband 規格には、ネットワーク データ転送速度が異なるさまざまなコネクタが指定されています。

Q: HPC ネットワークにおける Infiniband ケーブルの役割は何ですか?

A: 非常に低いレイテンシで非常に高速にデータを転送できるため、Infiniband ケーブルは高性能コンピューティング ネットワークの有益なコンポーネントになります。このようなコンポーネントは、サーバー、ストレージ システム、その他のネットワーク ハードウェア間でのデータの高速転送を促進します。これは、科学シミュレーション、ビッグ データ分析、人工知能など、多くのアプリケーションで重要です。Infiniband ケーブル、銅線、または光ファイバーは、特にダブル データ レート テクノロジーを組み込んだスーパーコンピューターで、集中的なデータ フローが発生するコンピューティング環境に適した、必要なレベルの帯域幅を提供できます。