InfiniBand의 특별한 점은 무엇입니까?

InfiniBand는 RDMA(Remote Direct Memory Access)의 기본 네트워크 기술로 많은 고객이 선호하고 사용하고 있습니다. 그러나 RDMA 프로토콜과 호환되고 지원하는 무손실 이더넷인 ROCE(RDMA over Converged Ethernet)와 비교할 때 InfiniBand에는 또 어떤 고유한 장점이 있습니까?

기존 SDN의 "원래 신봉자": 네트워크를 효율적이고 단순하게 만듭니다.

InfiniBand는 SDN에 따라 기본적으로 설계된 최초의 네트워크 아키텍처입니다. 서브넷 관리자(예: SDN 컨트롤러)에 의해 관리됩니다. 기존 이더넷(ROCE 무손실 이더넷 포함)과 달리 InfiniBand 스위치는 라우팅 프로토콜을 실행하지 않으며 전체 네트워크의 포워딩 테이블은 중앙 집중식 서브넷 관리자에 의해 계산 및 배포됩니다. 테이블 전달 외에도 서브넷 관리자는 영역 지정 및 QoS와 같은 InfiniBand 서브넷 내의 구성 관리도 담당합니다. InfiniBand 네트워크는 테이블 학습 전달을 위해 더 이상 ARP와 같은 브로드캐스트 메커니즘에 의존하지 않으며 브로드캐스트 폭풍이나 추가 대역폭 낭비가 발생하지 않습니다.

기존 이더넷(ROCE 무손실 이더넷 포함)도 SDN 컨트롤러 네트워킹을 지원하지만, 다양한 네트워크 제조업체는 "노브랜드 시스템"이 되는 것을 피하기 위해 초기 OpenSlow 플로우 테이블 포워딩 개념에서 벗어나 대신 netconf+VXLAN+EVPN 솔루션을 채택했습니다. ” 제조업체. SDN 컨트롤러는 관련 제어 정책의 배포만 제공하는 더욱 발전된 '빅 네트워크 관리'가 되었습니다. 전달 수준은 여전히 ​​장치 간 학습(MAC 테이블 항목 학습, ARP 테이블 학습 및 라우팅 테이블 항목 학습 등)을 기반으로 하므로 ROCE 무손실 이더넷은 InfiniBand와 같은 효율적이고 간단한 네트워킹의 이점을 잃게 됩니다.

InfiniBand의 효율적이고 간단한 네트워킹

설명하기 위해 인생의 예를 들어 보겠습니다.

고속철도 여행을 InfiniBand 네트워크와 비교할 수 있습니다. 전체 고속철도 여행은 디스패처(서브네트워크 관리자)가 관리하고 일정을 계획합니다. 승객(네트워크 트래픽)은 목적지까지 가기 위해 경로를 학습하고 찾을 필요가 없습니다. 예정된 열차 번호(전달 테이블)에 따라 버스를 타면 됩니다. 이 모드에서는 중복 안내나 임시 경로 변경 없이 전체 여행이 효율적이고 원활해 승객의 여행 품질과 속도를 보장합니다.

이에 비해 자율 주행 여행은 기존 이더넷과 ROCE 무손실 이더넷을 나타냅니다. 내비게이션을 위한 내비게이션 시스템(SDN 컨트롤러)도 탑재했지만, 여전히 운전자(네트워크 기기)가 도로 상황에 따라 실시간 판단과 주행 방향을 조정해야 한다(기기 간 학습). 이 프로세스에는 지도 쿼리(방송 메커니즘)를 여러 번 수행하거나, 신호등을 기다리거나(대역폭 낭비), 혼잡을 피하기 위해 우회(복잡한 네트워크 구성)하는 등 전체 이동 프로세스가 상대적으로 비효율적일 수 있습니다.

사전 신용 혼잡 방지 메커니즘: 기본 무손실 네트워크 구현

InfiniBand 네트워크는 크레딧 기반 메커니즘을 사용하여 버퍼 오버플로 및 패킷 손실 문제를 근본적으로 방지합니다. 이 메커니즘은 수신자가 해당 메시지 수를 수락할 만큼 충분한 크레딧을 가지고 있음을 확인한 경우에만 발신자가 패킷 전송을 시작하도록 보장합니다.

이 크레딧 기반 메커니즘은 다음과 같이 작동합니다. 각 InfiniBand 네트워크 링크에는 전송할 패킷을 저장하기 위한 미리 결정된 버퍼가 있습니다. 송신자는 데이터를 전송하기 전에 수신자의 사용 가능한 크레딧을 확인합니다. 이 크레딧은 수신자가 현재 사용할 수 있는 버퍼 크기로 이해될 수 있습니다. 송신자는 이 크레딧 값을 기반으로 패킷 전송을 시작할지 여부를 결정합니다. 수신자의 크레딧이 부족한 경우 송신자는 수신자가 충분한 버퍼를 해제하고 사용 가능한 새 크레딧을 보고할 때까지 기다립니다.

수신자가 전달을 완료하면 사용된 버퍼를 해제하고 현재 사용 가능한 예약된 버퍼 크기를 발신자에게 지속적으로 보고합니다. 이런 방식으로 송신자는 수신자의 버퍼 상태를 실시간으로 파악하고 데이터 패킷 전송을 조정할 수 있습니다. 이 링크 수준 흐름 제어 메커니즘은 발신자가 너무 많은 데이터를 보내지 않도록 하여 네트워크 버퍼 오버플로 및 패킷 손실을 효과적으로 방지합니다.

이 크레딧 기반 메커니즘의 장점은 효율적이고 안정적인 흐름 제어 방법을 제공한다는 것입니다. 데이터 패킷의 전송을 실시간으로 모니터링하고 조정함으로써, 인피니밴드 네트워크는 네트워크 정체와 성능 저하를 피하면서 원활한 데이터 전송을 보장할 수 있습니다. 또한 이 메커니즘은 더 나은 네트워크 예측 가능성과 안정성을 제공하므로 애플리케이션이 네트워크 리소스를 보다 효율적으로 활용할 수 있습니다.

InfiniBand 네트워크는 크레딧 기반 메커니즘을 사용하여 링크 수준 흐름 제어를 통해 버퍼 오버플로 및 패킷 손실 문제를 근본적으로 방지하는 반면, ROCE 무손실 이더넷은 "이벤트 후" 혼잡 관리 메커니즘을 채택합니다. 메시지가 전송되기 전에 수신자와 리소스를 협상하지 않고 직접 메시지를 전달합니다. 수신 스위치에 포트 버퍼 정체(또는 정체 임박)가 있는 경우에만 PFC 및 ECN 프로토콜을 통해 정체 관리 메시지가 전송되어 피어 스위치와 피어 네트워크 카드가 메시지 전송을 줄이거 나 일시 중지할 수 있습니다. 이러한 “사후” 방식은 혼잡으로 인한 영향을 어느 정도 완화할 수 있지만, 패킷 손실과 네트워크 불안정성을 완전히 피할 수는 없습니다.

InfiniBand 네트워크에서 무손실 데이터 전송의 개략도

설명하기 위해 다른 예를 들어 보겠습니다.

InfiniBand 네트워크의 신용 기반 메커니즘은 전화 좌석 예약을 지원하는 호텔과 같습니다. 레스토랑에서 식사를 하고 싶을 때는 미리 호텔에 전화해 좌석이 충분한지 확인하면 레스토랑에 도착한 후 자리가 없어 당황하지 않아도 된다. 이 방법은 고객의 식사 경험을 보장하고 자원 낭비와 불만을 방지합니다.

레스토랑에 도착한 후 고객이 줄을서는 것은 "이벤트 후" 혼잡 관리 메커니즘과 같습니다. 로체 무손실 이더넷. 사전에 예약하지 않으신 분들은 실제 상황에 따라 대기만 하시면 됩니다. 호텔은 혼잡을 완화하기 위한 조치를 취하지만 여전히 좌석 부족과 고객 손실의 위험에 직면할 수 있습니다. "이벤트 후" 혼잡 관리 메커니즘은 상황을 어느 정도 처리할 수 있지만 고객 불만과 손실을 완전히 피할 수는 없습니다.

컷스루 전달 모드: 네트워크의 대기 시간을 단축할 수 있습니다.

이더넷(ROCE 무손실 이더넷 포함)은 기본적으로 저장 및 전달 모드를 사용합니다. 스위치는 전체 데이터 패킷을 완전히 수신하여 캐시에 저장하고, 데이터 패킷의 대상 주소와 무결성을 확인한 후 전달해야 합니다. 이 접근 방식은 특히 많은 수의 패킷을 처리할 때 약간의 지연 시간을 유발할 수 있습니다.

컷스루 포워딩 모드 기술은 데이터 패킷의 헤더 정보만 읽고 대상 포트를 결정한 다음 스위치가 데이터 패킷을 수신하면 즉시 데이터 패킷 포워딩을 시작하면 됩니다. 이 기술은 스위치 내 데이터 패킷의 체류 시간을 크게 줄여 전송 지연을 줄일 수 있습니다.

InfiniBand 스위치는 컷스루 전달 모드를 사용하므로 메시지 전달 처리가 매우 간단해집니다. 전달 경로를 빠르게 찾으려면 16비트 LID(서브넷 관리자가 직접 제공)만 필요합니다. 이러한 방식으로 전달 지연이 100나노초 미만으로 단축됩니다. 이더넷 스위치는 일반적으로 MAC 테이블 조회 주소 지정 및 저장 및 전달 방법을 사용하여 데이터를 처리합니다. 그러나 IP, MPLS, QinQ 등과 같은 많은 복잡한 서비스도 처리해야 하기 때문에 처리 시간이 상대적으로 길어 수 마이크로초 또는 그 이상 걸릴 수 있습니다. 일부 이더넷 스위치가 컷스루 기술을 사용하더라도 전달 지연은 여전히 ​​200나노초를 초과할 수 있습니다.

전달 지연

설명하기 위해 다른 예를 들어 보겠습니다.

이더넷은 깨지기 쉬운 물건을 우편으로 보내는 것과 같은 패킷을 처리합니다. 우편 배달부는 패키지를 수령하고 목적지로 전달하기 전에 손상이 없는지 무결성을 확인하는 데 특히 주의해야 합니다. 우편배달부가 이를 처리하는 데 시간이 걸리므로 일정 시간 지연이 발생합니다.

InfiniBand 스위치는 일반 항목을 우편으로 보내는 것과 유사하게 패킷을 처리합니다. 우편배달원은 패키지에 적힌 주소를 잠깐 살펴보고 전체 패키지 검사를 기다리지 않고 신속하게 전달합니다. 이 방법은 더 빠르고 패키지가 우편에 소요되는 시간을 크게 줄여줍니다. off얼음으로 인해 전송 지연이 줄어듭니다.