Mellanox Infiniband スイッチ: 高性能ネットワークの究極ガイド

データの急激な増加とコンピューティングタスクの要求の厳しさにより、低遅延で高速データスループットを実現するネットワークが重要な要件の 1 つとなっています。高性能ネットワーク技術の最先端に立つ Mellanox Infiniband スイッチは、主にデータセンター、高性能コンピューティング環境、エンタープライズ ネットワークで必要とされる帯域幅と効率性を提供します。このガイドでは、ハードウェア アーキテクチャ、プロトコル機能、統合プロセスなど、Mellanox Infiniband スイッチの設計と技術の基本的な側面について説明します。組織はボトルネックを減らしてデータ レートを向上させることを常に求めていますが、これらの方法を理解することが不可欠です。 スイッチ 導入されているネットワーク パフォーマンスの利点について説明します。高性能ネットワーク インフラストラクチャをアップグレードしたい IT スペシャリストにとって、この記事は非常に役立ちます。

何ですか メラノックス インフィニバンド そしてそれはどのように機能しますか？

メラノックス インフィニバンド データ センターや高性能コンピューティング環境で広く採用されている通信規格です。ポイントツーポイントの双方向シリアル リンクの基盤となるハードウェア機能を活用して、低レイテンシと高スループットを実現します。これは、大量のデータを処理するアプリケーションに必要です。テクノロジによって多数のリンクをまとめてデータ レートを向上させ、速度を最大 200Gb/秒まで拡張できます。Infiniband アーキテクチャは、各デバイスがスイッチを介して通信するスイッチ ファブリック トポロジのアーキテクチャであるため、多くのデバイスが電源バスを混雑させることなく通信できます。RDMA (リモート ダイレクト メモリ アクセス) をサポートし、CPU のサイクル時間を大幅に短縮します。これにより、リソースをより適切に管理でき、オペレーティング システムの介入なしに、メモリ コンテンツを XNUMX 台のコンピューターから別のコンピューターに転送できます。

理解 インフィニバンドアーキテクチャ

Infiniband アーキテクチャには、高帯域幅と低遅延の接続を可能にするスイッチ ファブリック トポロジがあります。これは、同時データ転送を処理できるアーキテクチャの HCA と TCA によって可能になります。グループ内の各ノードは Infiniband スイッチにリンクされているため、非常に効率的で拡張可能なネットワーク ファブリックが形成されます。このアーキテクチャでは、使用できるレーンの数が増え、これらを組み合わせることで帯域幅の飽和が強化され、データ損失がさらに軽減されます。低オーバーヘッド、ロスレス転送、エラー訂正転送は、信頼性の高い通信を保証するリンク レイヤー機能です。

さらに、Infiniband には、イーサネットおよびファイバー チャネル ネットワークでの使用を可能にするゲートウェイ ソリューションを通じて、現在のシステムとの統合を実行する機能があります。そのため、Infiniband は、科学シミュレーションや金融モデリング、または大量のデータを処理するなど、高いパフォーマンスが重要となる分野で使用されます。

認定条件 Mellanox Infiniband スイッチ ネットワークパフォーマンスの向上

Mellanox Infiniband スイッチは、高性能コンピューティング クラスター向けの機能を実装することで、ネットワークの作業量を増やします。これらのスイッチは、高ポート密度と効率的なファブリック アーキテクチャ設計によって高帯域幅と超低レイテンシを実現し、大規模な導入によるデータ転送と通信を可能にします。また、Mellanox スイッチは適応性があり、ネットワークを効果的に制御してスループットを向上させる輻輳制御技術をサポートしています。スイッチ ネットワークに自動化ツールとテレメトリ機能を提供し、ネットワーク管理、監視、トラブルシューティングを容易にします。また、エネルギー消費を考慮して構築されているため、さまざまな速度での動作を損なうことなく、データ センターでのエネルギーの総使用量を最小限に抑えます。

比較 インフィニバンド 伝統的な イーサネット ネットワーク

イーサネットネットワークはInfinibandよりも広く普及していますが、異機種混在ネットワークを構築する際には独自の利点があります。複数のネットワークにまたがるレイテンシとスループットが重要な制約となる場合、 インフィニバンドネットワーク これらのネットワークはクローズドスイッチベースであるため、コストが低く、より有望です。さらに、ほとんどのデバイスがダイレクトメモリアクセスなどの重要な機能をネイティブでサポートしているため、ノード間の相互接続は簡単です。 長年にわたり、イーサネットは大幅に成熟し、1Gや10Gなど、多様なネットワーク帯域幅が実現しました。ただし、主な欠点は、イーサネットネットワークは広域であるため、平均してレイテンシが比較的高いことです。したがって、速度の点で、Infinibandの方が一般的なIT構造に適しています。ただし、いずれにせよ、スイッチングファブリックのメトリック帯域幅は、片方向の遅延に大きく依存します。全体的に、Infinibandとイーサネットのどちらを選択するかは、ネットワークの要件と想定されるユースケースによって決まります。

どのように NVIDIA レバレッジ メラノックス インフィニバンド?

の役割 NVIDIA 前進中 インフィニバンドテクノロジー

NVIDIA の Infiniband テクノロジ開発への貢献は、高性能コンピューティングとネットワーキングにおける同社の能力を活用するため、非常に有益です。Mellanox Technologies の買収により、Infiniband の優れた通信機能が NVIDIA の武器となり、データセンターとスーパーコンピューティング タスクの効率が向上しました。NVIDIA は、データ転送の高速化とレイテンシの削減を促進し、人工知能やディープラーニングなどのデータ集約型アプリケーション向けの高度な Infiniband ソリューションの開発を促進します。このような統合により、高速コンピューティングのための統合プラットフォームが提供され、多くの分野でイノベーションとパフォーマンスの向上が促進されます。

統合 NVIDIA インフィニバンド 高性能コンピューティング

NVIDIA Infiniband をハイパフォーマンス コンピューティング (HPC)、特にコンピューティング クラスターで活用すると、パフォーマンスとスケールが向上します。このテクノロジは、HPC システム内の多数のコンピューティング ノード間での高速データ移動の高速性と低レイテンシをサポートします。最近の主要プロバイダーでは、Infiniband の十分なネットワークが動的ルーティング、輻輳制御、適応ルーティングを実行するため、管理するデータの量に関係なくデータ交換を維持できます。このような連携により、AI コンピューティング ワークロードが推進され、研究、シミュ​​レーション、その他の問題解決活動に重要な主要なデータセットのパフォーマンスが加速されます。これにより、企業は HPC 設計の機能を活用してイノベーションと効率性の向上を図ることができます。

探る スケーラブルな階層型集約 　 NVIDIA

NVIDIA のテクノロジは、コンピューティング ネットワーク内のコンピューティング ノード間でデータのスケーラビリティを向上させる鍵となる、スケーラブル階層集約 (SHA) を特徴としています。このテクノロジでは、情報を階層構造に構造化して収集する必要があります。これにより、データの編成とコンピューティング クラスター内での処理に必要な通信量を削減でき、非常に役立ちます。現在の傾向では、すべての基本情報源が、NVIDIA の SHA 実装方法が新しい GPU アーキテクチャを中心に循環しているものの、計算スループットとデータ集約に関連するレイテンシがさらに増加することに同意しています。この新しいモデルは、データが膨大な場合に役立ち、スケーラビリティの問題を簡単に修正できるため、モデルの機械学習とビッグ データ分析の利用能力が向上します。NVIDIA の SHA 実装を使用すると、企業はデータ処理能力を強化し、利用可能なコンピューティング能力を最適化しながら、結果の強度と精度を確保できます。

ByteBridgeが Mellanox Infiniband スイッチ 対象デバイス データセンター?

のメリット 低遅延 および ノンブロッキング アーキテクチャ

一次情報源から収集した情報を参考にして、私は、データセンターのパフォーマンスという観点から、Mellanox Infiniband スイッチのノンブロッキングおよび低レイテンシ アーキテクチャの利点は驚異的であるという結論に達しました。まず、低レイテンシ設計とは、パケットの送信に必要な時間が比較的短いことを意味し、これはリアルタイム アプリケーションと HBC タスクのパフォーマンスにとって重要です。次に、これらのスイッチのノンブロッキング機能により、すべてのポートを同時に採用して各ポートに最大スループットが提供されるようにし、輻輳を防止できます。これにより、データ転送の最適な組み合わせが実現し、Mellanox Infiniband スイッチは、AI アプリケーションなどのクエリ負荷が高く、シミュレーションが広範囲に及ぶ環境での使用に最適です。

最大化 スループット 上級者向け インフィニバンドスイッチ オプション

この問題について上位 3 つの Web サイトを分析した結果、アダプティブ ルーティングやサービス品質 (QoS) メカニズムなどの高度なテクノロジーに基づいて、InfiniBand スイッチ テクノロジーとパフォーマンスが拡張可能であることが明らかになりました。たとえば、アダプティブ ルーティングは、ネットワーク内を移動するデータ パケットに最適なパスを選択することで、ネットワークの一部またはホット スポットに局所的な輻輳を通知し、輻輳を軽減します。最も重要なのは、ホット スポットを圧迫することで、ネットワーク全体のパフォーマンスに付加価値を与えることです。同時に、QoS は重要な情報に必要な注意が払われることを保証します。新しいタスクが開始されるたびに、ターゲット負荷に関係なくパフォーマンス特性は同じになります。これらの機能は、低遅延機能やノンブロッキング機能などの Mellanox Infiniband スイッチの既存の機能とともに、データ センターのスループットを真に向上させ、AI および HPC アプリケーションの厳しい要件を満たすのに役立ちます。

認定条件 Mellanox Infiniband スイッチ?

理解する ポート および インタフェース オプション

Mellanox Infinibandスイッチは、多様なポートとインターフェースオプションを備えて設計されています。これらのスイッチは高いポート密度を実現し、ネットワークの拡張とさらなる最適化を可能にします。通常、ポートにはQSFP+とQSFP28インターフェースが搭載されており、複数のデータレートと伝送能力を維持します。QSFP+は最大40Gbpsの速度をサポートするのに対し、QSFP+は最大XNUMXGbpsの速度をサポートするのに使用されます。 QSFP28 最大100Gbpsの速度に対応できるため、さまざまなパフォーマンスニーズに効率的に対応できます。さらに、これらのポートはホットスワップに対応しており、システムの電源を切ることなく、またシステムの動作を妨げることなくアップグレードや交換が可能です。これらの高度なポートおよびインターフェースオプションにより、Mellanox Infinibandスイッチは、高度なデータセンターに求められるネットワークトポロジーと再構築をより適切に提供できます。

効果的なガイドライン ネットワークスイッチ 　

ネットワークの効率と安定性を活用するには、一連の手順に従ってネットワーク スイッチを設定することをお勧めします。まず、帯域幅やトラフィック パターンなどの組織の要件を評価する必要があります。VLAN (仮想ローカル エリア ネットワーク) を設定して、適切なネットワーク トラフィックのセグメンテーションを実現し、セキュリティとトラフィック管理を改善します。QoS (サービス品質) 設定を構成して、優先度の高いターゲットが優先度の高いワークロード全体で最も安定していることを確認します。リンク アグリゲーションとスパニング ツリー プロトコルを使用して冗長性を実現し、ネットワークの堅牢性を保証します。さらに、スイッチ (特に many-os®) の脆弱性を評価してパッチを適用するには、ファームウェアを更新する必要があります。これらのガイドに従うことで、Mellanox Infiniband などの光学部品やさまざまなコネクタの効率が向上し、AI や HPC ワークロードで大きな需要が見込まれます。

適応する エアフロー および 直流安定化電源 効率向上のために

空気の流れと電源を効率的に強化するには、適切な冷却ユニットを設置します。これは、冷却システムを適切に配置し、ホット アイルとコールド アイル方式を組み込むことで実現できます。これにより、エネルギーがあまり消費されなくなります。可変速ファンを使用すると、温度データを動的にチェックして、冷却を適切なレベルに変更できます。さらに、エネルギー消費を抑えるように設計された高効率電源を使用する必要があります。力率補正方式を考慮すると、特に Infiniband トレード テクノロジーを使用したネットワーク システムの電気効率のパフォーマンスが大幅に向上する可能性もあります。特に、データ センターの不整合が発生しやすい部分に関しては、データ センター全体で継続的な機能を維持するために、電気システムを定期的に清掃および検査することが重要です。

の主な特徴は何ですか QM8790 インフィニバンドスイッチ?

高速化の探求 接続性 および 帯域幅

QM8790 Infiniband スイッチは、AI および HPC ワークロードの作成に重要な低速と広い帯域幅を確保するために開発されました。ポートあたり最大 200 Gbps を提供し、データ量の多いアプリケーションに必要な高速データ転送を可能にします。このスイッチは拡張スイッチを使用しているため、利用可能な帯域幅を活用しながら、調整されたスイッチングに必要な時間を短縮できます。適切に設計された構造により、効果的でスケーラブルなデータセンター アーキテクチャが動作する低遅延、高スループットの相互接続が実現します。大量のデータを迅速に処理する優れた能力を備えた QM8790 は、高いデータ転送速度と十分な帯域幅管理のために完璧に設計されています。

のメリット 適応型ルーティング および サービスの品質

ラグ定理の公理を考慮したホールセール ネットワークでは、QM8790 Infiniband スイッチを使用したタスク分散がうまく機能し、帯域幅の使用率と全体的なシステム パフォーマンスが向上し、レイテンシが管理されているようです。このアーキテクチャでは、ターゲット トポロジーを包含するヒューリスティックの種類は関係ありません。ロールアップされたトポロジーがメッシュ、トロイド、またはその他のいずれであるかは関係ありません。外部の影響とアプリケーションを考慮すると、QM8790 のデータ フロー全体で多くのボトルネックが発生します。したがって、使用可能なリンクの適応スナップショットにより、パケット ルーティングの柔軟性が大幅に高まり、複数のワークロードにわたって読み込み時間が大幅に短縮され、コンピューティング リソースが増加し、データ センター内のネットワーク機能が向上します。

利用可能な帯域幅トラフィックが拡大し、広範囲に調査されたデータセンター全体でより広範囲のタスクが設定されているため、中高密度の AI ワークロードではタイムリーなタスク シーケンスのハードウェア要件が増加し、同時に t1 または t2 スケールのペイロード レイテンシが減少します。これにより、よりスムーズな AI または HPC 中心の作業に割り当てられる時間やリソースが優先され、可能な限り品質の低いタスクであっても、既存の高優先度のワークロードを侵害しない程度に細心の注意を払ってソフトに処理されます。QoS を中心としたこのような内部構造や放射状構造のアプリケーションは、ルーティングとネットワークの両方の効率を向上させるために、非依存のネットワーク パラダイムを地理的に制限してブレンドします。

認定条件 QM8790 お客様サポート スケーラブル クラスタ インフラ

QM8790は、クラスターアーキテクチャをサポートすることで、コンピューティングシステムのパフォーマンスを向上させます。さらに、Infinibandテクノロジーを用いて広範囲にわたる相互接続性を高めることで、ノードの効率的な利用、データ管理の容易化、高トラフィックへの対応を実現します。ノード間のデータ転送におけるレイテンシの低減により、大規模な導入において極めて重要なノード効率が維持されます。このスイッチは、複数のクラスターへの容易な接続を可能にするアーキテクチャを備えているため、多数のクラスターを管理するように設計された最新のデータセンターのほとんどに最適です。このきめ細かな適応技術により、単一のクラスターと他のクラスターに必要な堅牢で応答性の高い通信機能が提供され、ネットワーク効果を倍増させます。そのため、高性能コンピューティング（HPC）だけでなく、クラウドベースのシステムにも最適です。

適切なInfiniBandスイッチの選び方

最適なInfiniBandスイッチの選択は、お客様のニーズによって異なります。以下の要素を考慮してください。

• パフォーマンス要件：レイテンシと帯域幅のニーズを評価します。AIやHPCの場合は、NVIDIA Quantumなどのスイッチを選択してください。 QM9700 400 Gbps ポートを搭載。
• 拡張性：スイッチが将来の成長をサポートできることを確認してください。QM8700などのMellanox InfiniBandスイッチは、数千のノードを処理できます。
• ポート密度: 高密度スイッチ（例：40 QSFP56 ポート数の多いスイッチは大規模なクラスターに最適であり、小型のスイッチはエッジ展開に適しています。
• 管理機能: ネットワーク管理を簡素化するために、NVIDIA UFM などの強力なツールを備えたスイッチを探してください。
• 予算：初期費用と長期的な節約のバランスを取ります。InfiniBandスイッチは、高パフォーマンス環境のTCOを削減します。
• 互換性: 必要に応じてイーサネット統合用の VPI を使用して、既存のインフラストラクチャとの互換性を確保します。

InfiniBandスイッチの用途

Mellanox InfiniBandスイッチは、様々な業界で導入されており、高いパフォーマンスと信頼性が求められるミッションクリティカルなアプリケーションを支えています。主なユースケースは以下の通りです。

高性能コンピューティング (HPC): InfiniBand スイッチは、HPC クラスターでの超低遅延通信を促進し、気候モデリング、物理学、ゲノミクスなどの分野での複雑なシミュレーションを可能にします。

人工知能と機械学習：AIワークロードでは、ノード間で大量のデータ転送が必要になります。Mellanox InfiniBandスイッチは、大規模モデルのトレーニングに必要な帯域幅と低レイテンシを提供します。

エンタープライズ データ センター: ストレージ リソースとコンピューティング リソースを接続することで、InfiniBand スイッチは大規模データ センターのデータ アクセス速度を向上させ、コストを削減します。

クラウド コンピューティング: クラウド プロバイダーは、InfiniBand スイッチを使用して仮想化インフラストラクチャを最適化し、高速で信頼性の高いサービスの提供を保証します。

金融サービス: 高頻度取引プラットフォームは、競合他社よりも速く取引を実行するために、マイクロ秒未満の遅延を実現する InfiniBand スイッチに依存しています。

これらのアプリケーションは、InfiniBand スイッチの汎用性を実証し、現代の高性能ネットワークの基礎となっています。

InfiniBandとイーサネットスイッチ

InfiniBandスイッチとイーサネットスイッチのどちらを選ぶかは、それぞれの違いを理解することが重要です。詳細な比較は以下のとおりです。

機能	InfiniBandスイッチ	イーサネットスイッチ
レイテンシ	サブマイクロ秒（<1 µs）	3～10µs（標準）
帯域幅	ポートあたり最大400Gbps	最大100 Gbps（ほとんどのモデル）
Use Case	HPC、AI、データセンター	一般企業、クラウド
費用	HPC の初期コストは高いが、TCO は低い	低コスト、広く採用されている
拡張性	数千のノード、スイッチファブリック	スケーラブルだが追加のレイヤーが必要になる場合がある
プロトコルサポート	RDMA、低CPUオーバーヘッド	TCP/IP、CPU使用率が高い

InfiniBandスイッチは、HPCやAIなど、超低レイテンシと高スループットが求められる環境に優れています。一方、汎用ネットワークでは、イーサネットスイッチの方が汎用性とコスト効率に優れています。Mellanox InfiniBandスイッチは仮想プロトコル相互接続（VPI）も提供しており、ハイブリッド構成においてイーサネットネットワークとのシームレスな統合を可能にします。

InfiniBandスイッチの未来

AI、HPC、クラウドコンピューティングの進化に伴い、InfiniBandスイッチの需要は高まっています。NVIDIAによるMellanoxの買収はイノベーションを加速させ、Quantum-X800などの次世代InfiniBandスイッチは、800GbpsのスループットとSHARPテクノロジーによる高度なネットワーク内コンピューティングを提供します。今後のトレンドとしては、以下のことが挙げられます。

• 高速化: InfiniBand スイッチは 2030 年までにテラビット規模のデータ レートをサポートすると予想されます。
• AI 向けに最適化されたネットワーク: 強化された RDMA と SHARP により、AI ワークロードが効率化されます。
• 持続可能性: エネルギー効率の高い設計により、データセンターの二酸化炭素排出量が削減されます。
• ハイブリッド統合: 改良されたゲートウェイは、InfiniBand スイッチをイーサネットおよび 5G ネットワークにブリッジします。

Mellanox InfiniBandスイッチは、高性能ネットワークの基盤として、データセンター、HPC、そしてエンタープライズ環境に比類のない速度、拡張性、そして効率性を提供します。超低レイテンシ、400Gbpsの帯域幅、そして高度な管理ツールといった機能を備えたこれらのスイッチは、組織がデータ集約型のワークロードを容易に処理できるよう支援します。AIトレーニングの最適化、科学シミュレーションの実行、あるいはクラウドインフラの構築など、どのような場合でもInfiniBandスイッチは競争優位性をもたらします。

参照ソース

コンピュータネットワーク

メラノックステクノロジーズ

よくある質問（FAQ）

Q: Mellanox スイッチは、高性能コンピュータまたはシステム内でどのような役割を果たしますか?

A: 高性能コンピュータが適切に動作するには、多数のコンピュータまたはノードにデータを送信する必要があり、高帯域幅と低レイテンシの相互接続を実現する Mellanox Infiniband スイッチがこれに不可欠です。これらのスイッチは、HPC の一部の計算集約型アプリケーションにとって重要な効率的なファブリック帯域幅をサポートします。

Q: Mellanox Infiniband スイッチがどのようにして 200G の転送速度を実現するのか説明してください。

A: QSFP や OSFP などの高度な光学的および電気的方法により、Mellanox Infiniband スイッチは 200G 以上のデータ転送速度を実現できます。これによりパフォーマンスが向上し、複雑なネットワーク システムの拡張が促進されます。

Q: HDR と、それが Mellanox Infiniband スイッチとどのように関連しているかを説明してください。

A: HDR (High Data Rate) は、Mellanox Infiniband スイッチが単一ポートで 200 ギガビット (Gbps) を超えるデータ レートを実現できるようにするマルチポート テクノロジです。レイテンシを制御し、高性能コンピューティングとデータ センターのスループットを向上させることが重要です。

Q: Mellanox Infiniband スイッチには、トラフィックの過負荷に対処するためのどのような対策が講じられていますか?

A: 過負荷を防ぐために、Mellanox の Infiniband スイッチは、トラフィック チャネル内のデータ フローを制御することでシステムの動作状態を向上させる QoS やネットワーク内コンピューティングなどの特定の機能を構成します。

Q: Mellanox Infiniband スイッチの場合、非ブロッキング帯域幅とは厳密には何を意味しますか?

A: Mellanox Infiniband スイッチの帯域幅は非ブロッキングであると言うことは、データ転送中にデータ ネットワーク内で利用可能な既存の通信経路を積極的に利用することで、特定のスイッチがトラフィックの輻輳を解消することを主張できることを意味します。これは、データ セットに大きく依存するアプリケーション内で高パフォーマンス レベルをサポートするために不可欠です。

Q: 階層型集約および削減プロトコルが Mellanox Infiniband ネットワークをどのように強化するかについて詳しく説明していただけますか?

A: 簡単に言うと、Nvidia テクノロジーの SHARP に組み込まれている階層的な集約および削減プロトコルは、ネットワーク内の Kamaal オフィスの強力な機能を活用します。これにより、ノード間のトラフィックが削減され、効率とレイテンシが向上します。

Q: Mellanox Infiniband スイッチを使用することでトップオブラック構成にどのような利点があるのでしょうか? 

A: これらのコンベンションのセットアップにおけるもう 1 つの低速スイッチです。これらのコンベンションは、高密度でポート オプションが近接し、低遅延、高スループット機能を備えているため、うまく機能します。サーバーとストレージ システム間のスイッチングが中断なく行われるため、データ センターの効率とパフォーマンスが向上し、有効なファブリック帯域幅が混雑から解放されます。

Q: Mellanox Infiniband スイッチはどのようにしてデータ センターの拡張性を高めるのでしょうか?

A: Mellanox Infiniband スイッチは、柔軟な多方向高速コネクタの使用を可能にすることで拡張の余地を広げ、データセンターの拡張と高速相互接続を実現します。さらに、スイッチはサブネット管理やスケーラブルな階層型集約などの機能をサポートしており、効率的なネットワーク インフラストラクチャを促進します。

Q: Mellanox Infiniband ネットワークの場合のサブネット マネージャーの機能は何ですか?

A: Mellanox Infiniband ネットワークの場合、サブネット マネージャの役割には、ネットワーク トポロジの構成と管理が含まれ、飽和を回避して使用可能なファブリック帯域幅の利用率を最大化することを目指します。ルート選択プロセスが最適化され、高速ネットワークの効率的な運用に必要なサブネットの安定性とデバイス間通信の側面が制御されます。