Explorando o adaptador de rede Mellanox ConnectX-5: um guia completo

À medida que vivemos numa era de grande procura por transmissão de dados e sistemas de rede de alto desempenho, o adaptador de rede Mellanox ConnectX-5 tornou-se uma das tecnologias mais importantes. Este guia cobre tudo o que você precisa saber sobre os recursos, capacidades e cenários de implantação do Conecte x5, o que ajudará os leitores a compreender seu uso nos data centers modernos. Além disso, esta postagem analisa especificações técnicas, métricas de desempenho e compatibilidade com diversas infraestruturas de rede para que os profissionais de TI que trabalham com diferentes sistemas possam integrá-los de forma eficaz, alcançando assim a máxima eficiência de rede desses dispositivos. Se você deseja atualizar suas placas de rede atuais ou está apenas procurando um conhecimento mais profundo sobre redes avançadas, este artigo deve fornecer bons insights para a tomada de decisões.

O que é a placa de interface de rede Mellanox ConnectX-5 EN?

Visão geral da tecnologia ConnectX-5

Um passo à frente na tecnologia de rede é visto no Mellanox ConnectX-5 EN Network Interface Card (NIC), que fornece desempenho, escalabilidade e flexibilidade aprimorados também. Ele foi projetado para data centers modernos que exigem conectividade Ethernet de até 100 Gb/s. Com baixa latência, alto rendimento e descarregamentos avançados entre seus recursos, ele é aplicável em diferentes áreas, como infraestrutura de nuvem, análise de dados ou computação de alto desempenho (HPC). Além disso, esse hardware também oferece suporte à virtualização, RDMA sobre Ethernet convergente (RoCE) e NVMe sobre Fabrics (NVMe-oF), o que permite fácil integração em redes existentes.

Principais recursos do Mellanox ConnectX-5

1. Rapidez: Este adaptador Mellanox ConnectX-5 EX EN é muito rápido. Para aplicações de alta velocidade, ele suporta conectividade Ethernet de até 100 Gb/s e garante resultados sólidos.
2. Brevidade: Ele é otimizado para latência ultrabaixa exigida por aplicativos com níveis de desempenho intensos, como tarefas de computação pesada ou serviços financeiros.
3. Descarregamentos avançados: Existem mecanismos disponíveis que podem ser utilizados em offloads para RDMA sobre Ethernet convergente (RoCE), NVMe sobre Fabrics (NVMe-oF) etc. Esses mecanismos economizam recursos da sua CPU, pois eles manipularão esses processos em vez do próprio processador principal.
4. Escalabilidade e Flexibilidade: O adaptador de rede ConnectX-5 EN PCI Express funciona em diferentes aplicações, desde infraestruturas em nuvem até análise de dados, sendo bastante flexível.
5. Virtualização de suporte: Um ambiente virtualizado é suportado por hardware, o que melhora a utilização de recursos e também a flexibilidade.
6. Segurança melhorada: Fortes medidas de segurança, como atualização de firmware que garante a segurança durante o uso, entre outras, foram implementadas.

Com todos esses recursos destacados, nada menos pode ser dito sobre a placa de interface de rede Mellanox ConnectX-5 EN além de ser versátil e poderosa para qualquer ambiente de data center moderno.

Benefícios do uso do ConnectX-5 em redes modernas

A placa de interface de rede EN da Mellanox ConnectX-5 tem muitas vantagens para as redes atuais.

1. Alta performance: O desempenho geral de aplicativos com uso intensivo de dados é melhorado pelo connectX-5, que suporta conectividade Ethernet de até 100 gigabits por segundo e otimiza baixa latência. Em ambientes como computação de alto desempenho (HPC) ou serviços financeiros onde a velocidade e a confiabilidade são críticas, isso se torna muito importante.
2. Utilização eficiente da CPU: Recursos avançados de descarregamento, como RDMA sobre Ethernet convergente (RoCE) e NVMe sobre Fabrics (NVMe-oF), retiram tarefas da unidade de processamento central, reduzindo assim sua carga de trabalho e liberando recursos para outros processos, o que leva a melhor eficiência e desempenho em toda a rede.
3. Recursos de segurança aprimorados: Os usuários do ConnectX-5 EX EN precisam de um ambiente de rede seguro e estável, então a Mellanox garantiu que isso fosse feito com fortes mecanismos de segurança, como raiz de confiança de hardware, atualizações seguras de firmware, etc. operações intactas.
4. Escalabilidade e flexibilidade: Pode ser utilizado em diversas aplicações, como infraestrutura em nuvem e virtualização, tornando-o adaptável de acordo com as diferentes necessidades das organizações. Isto permite-lhes dimensionar a sua infra-estrutura de rede conforme necessário para que as exigências de rede presentes e futuras sejam satisfeitas.

Como o ConnectX-5 melhora o desempenho da rede?

Compreendendo a baixa latência e o alto rendimento

Baixa latência significa que há um curto período de tempo entre o momento em que a informação sai do seu ponto de origem e o momento em que chega ao seu destino. Isso garante que os dados possam ser enviados com rapidez suficiente para os aplicativos que precisam ser processados ​​em tempo real. Por outro lado, alto rendimento refere-se à quantidade de dados que podem ser movidos por uma rede dentro de um período específico de tempo. Isso é necessário para tarefas que exigem grandes quantidades de largura de banda. O ConnectX-5 atinge baixa latência usando RDMA e outras tecnologias avançadas, que permitem que a CPU ignore algumas partes do sistema, reduzindo assim o tempo de processamento; também atinge alto rendimento ao suportar conexões Ethernet rápidas de até 100 Gb/s, permitindo assim a transferência rápida de grandes volumes de dados de acordo com as necessidades impostas pelas redes atuais.

Impacto do QSFP28 de porta dupla no desempenho

Para melhorar o desempenho das redes, o QSFP28 de porta dupla faz duas coisas: duplica a largura de banda disponível e adiciona redundância. O ConnectX-5 possui duas portas, cada uma pode fornecer uma conexão Ethernet de alta velocidade de 100 Gb/s; portanto, é capaz de lidar com grandes quantidades de dados com muito mais rapidez, garantindo assim uma operação ininterrupta mesmo quando uma porta falha. Este tipo de configuração, onde existem portas duplas, ajuda a reduzir congestionamentos e aumentar a velocidade de transferência, bem como a robustez da rede em geral, necessárias para as complexas demandas atuais de data centers e sistemas corporativos.

Utilização de PCI Express 3.0

As melhorias de desempenho do ConnectX-5 requerem o uso de PCI Express 3.0 (PCIe 3.0). É uma interface rápida para transferir grandes quantidades de dados entre uma placa de interface de rede (NIC) e o sistema host. Isso significa que cada pista pode ter uma taxa de dados de até 8 GT/s, dobrando assim o rendimento em relação ao seu antecessor – PCI Express 2.0. Essa largura de banda aumentada suporta conexões Ethernet de alta velocidade fornecidas pelos ConnectX-5s. Além disso, esta versão também garante melhor integridade do sinal e menor latência, necessárias para uma comunicação eficiente e confiável entre dispositivos em qualquer rede. Se aproveitarmos as vantagens do PCIe 3.0, o ConnectX-5 será capaz de atingir taxas máximas de transferência de dados e, ao mesmo tempo, diminuir o tempo de processamento, melhorando assim o desempenho em redes corporativas e data centers.

Instalação e compatibilidade do Mellanox ConnectX-5

Sistemas e Requisitos Suportados

A NIC Mellanox ConnectX-5 pode ser instalada em diferentes sistemas operacionais, como versões Linux (Ubuntu, RHEL, CentOS), Windows Server e VMware ESXi. O servidor deve ter um slot PCIe 3.0 para que este componente funcione. Para instalá-lo, você precisa conectar a NIC em um slot PCIe e, em seguida, instalar os drivers apropriados fornecidos pela Mellanox para o adaptador de rede ConnectX-5 EN PCI Express. Ele pode ser executado em arquitetura x86 e ARM, o que o torna mais versátil em diferentes tipos de servidores. Este dispositivo também precisa de bom resfriamento e fluxo de ar para não apenas funcionar corretamente, mas também para evitar superaquecimento no ambiente do servidor onde está colocado.

Guia de instalação passo a passo

PREPARAÇÃO

Confirmando a compatibilidade do sistema:

• Verifique se o seu servidor está em conformidade com as especificações do sistema, que deve ter slot PCIe 3.0 disponível e ser compatível com um dos sistemas operacionais suportados (Linux, Windows Server, VMware ESXi).

Colete as ferramentas necessárias:

• Para concluir esta tarefa, você precisará de uma pulseira de aterramento, uma chave de fenda Phillips e um pacote de NIC Mellanox ConnectX-5, incluindo a placa e os drivers.

Desligamento e aterramento

Desligando o servidor:

• Desligue completamente o servidor e desconecte todos os cabos.

Aterre-se:

• Coloque a pulseira de aterramento para não danificar nenhuma NIC ou outros componentes internos devido à descarga estática.

Abra o caso do servidor

Acessando o Servidor:

• Usando uma chave de fenda Phillips conforme instruções do fabricante, remova os parafusos que prendem a caixa do servidor, abrindo-a.

Insira a placa de rede

Localizando o slot PCIe 3.0:

• Descubra onde na placa-mãe do servidor há um slot PCIe 3.0 disponível.

Instalação da placa de rede ConnectX-5:

• Alinhe com cuidado e pressione suavemente a NIC ConnectX-5 na posição até que esteja totalmente encaixada; use um parafuso apropriado para fixar a placa no lugar.

Feche o caso do servidor

Fechando seu servidor:

• Recoloque a tampa do gabinete do servidor e fixe-a com os parafusos removidos anteriormente.

Ligação e configuração inicial

Reconectando e ligando: Garanta o assentamento e a alimentação adequados do adaptador de rede ConnectX-5 EN PCI Express.

• Reconecte todos os cabos antes de ligar o servidor novamente.

Instalação do driver:

• Acesse o sistema operacional no servidor e instale os drivers para a NIC Mellanox ConnectX-5 fornecidos por eles, seguindo os prompts exibidos ou consultando o guia de instalação do driver aplicável também para o adaptador de rede Mellanox ConnectX-5 EN PCI Express.

Verificar instalação

Verificando o reconhecimento do dispositivo:

• Vá para o gerenciador de dispositivos no Windows ou use o comando ‘lspci’ no Linux para confirmar se o servidor reconhece a NIC.

Conectividade de teste:

• Conecte os cabos de rede à NIC e teste o desempenho da rede para verificação da conexão.

Depois que essas etapas forem seguidas, você deverá ter instalado com êxito uma NIC Mellanox ConnectX-5 capaz de aumentar o desempenho da sua rede, permitindo que ela lide com Ethernet de 100 GB.

Garantindo conectividade adequada e capacidades de descarregamento

Estas são as etapas a serem seguidas para estabelecer uma conexão confiável e utilizar totalmente os recursos de descarregamento do Mellanox ConnectX-5 NIC:

Configurar Definições de Rede

Abra ferramentas de configuração:

• Use ferramentas de gerenciamento como o Unified Fabric Manager da Mellanox (UFM) ou os utilitários de configuração de rede nativos do próprio servidor.

Endereços IP corretos:

• Para uma comunicação estável, aloque endereços IP estáticos ou configure o DHCP de acordo com as políticas de rede.

Atualizações de firmware e driver

Atualização de firmware: Continue verificando se há atualizações relacionadas ao firmware do adaptador de rede PCI Express ConnectX-5 EN.

• O aprimoramento da segurança e do desempenho pode exigir verificações regulares nas atualizações de firmware da NIC fornecidas pela Mellanox.

Instale novos drivers:

• Baixe e instale os drivers mais recentes para compatibilidade com outros sistemas, bem como para obter funções ideais.

Configurações de descarregamento

Ativar descarregamentos de hardware:

• Altere as configurações na propriedade da NIC para que vários recursos, como Large Send Offload (LSO), Receive Side Scaling (RSS), TCP/UDP Checksum Offload possam ser habilitados.

Qualidade de serviço (QoS):

• Implemente políticas de QoS destinadas a melhorar a eficiência geral da rede, priorizando o tráfego crítico.

Ao configurar redes corretamente, manter-se atualizado com atualizações de firmware/driver e habilitar os offloads necessários, é possível garantir que haja um estabelecimento de link forte com a máxima taxa de transferência possível usando NICs Mellanox ConnectX-5.

Casos de uso do ConnectX-5 em data centers

Compatível com NVMe sobre Fabric

Alcançando um bom desempenho

Baixa latência:

• O recurso NVMe over Fabric (NVMe-oF) reduz o atraso ignorando protocolos de armazenamento convencionais e empregando transportes mais eficazes, como RDMA.

Escalabilidade: O adaptador Mellanox ConnectX-5 EX EN se adapta aos seus requisitos de rede de maneira altamente eficiente.

• O protocolo tem a capacidade de escalar com vários endpoints, o que é importante para o crescimento do data center.

Eficiência:

• A eficiência geral do sistema é aprimorada quando o processamento de dados é transferido para a NIC, minimizando assim as sobrecargas da CPU.

principais vantagens

Maior rendimento:

• O adaptador de rede ConnectX-5 EN PCI Express junto com NVMe-oF pode atingir taxas de transferência de dados muito mais altas do que os sistemas de armazenamento tradicionais.

Confiabilidade:

• Capacidades mais fortes de tratamento de erros garantem melhor integridade dos dados durante operações de armazenamento.

Flexibilidade:

• Pode ser facilmente integrado em infraestruturas existentes, uma vez que suporta diferentes estruturas como Ethernet e InfiniBand, entre outras.

Considerações de implantação

Requisitos de hardware:

• Certifique-se de que os servidores tenham NICs compatíveis com RDMA, como aqueles encontrados em dispositivos Mellanox ConnectX-5.

Configuração de rede:

• Defina as configurações de rede adequadamente para suporte NVMe-oF, que pode incluir marcação de VLAN e controle de fluxo de prioridade, entre outros.

Atualizações de firmware e driver: Sempre instale as versões mais recentes do adaptador de rede Mellanox ConnectX-5 EN PCI Express.

• Atualize regularmente o firmware e os drivers da NIC para manter sempre o desempenho e a segurança ideais.

Os data centers podem se beneficiar da adoção do NVMe sobre o Fabric em termos de desempenho de armazenamento, eficiência e melhorias de escalabilidade.

Aplicação em Computação de Alto Desempenho (HPC)

NVMe over Fabric (NVMe-oF) é um divisor de águas para armazenamento e acesso de dados em Computação de Alto Desempenho (HPC). Isso permite que ambientes HPC alcancem menor latência e maior rendimento usando NVMe-oF; isso é essencial para qualquer tarefa com muitos dados. A escalabilidade do NVMe-oF torna possível agregar muitos nós de armazenamento, o que permite o processamento paralelo massivo necessário para fluxos de trabalho HPC. Além disso, a eficiência do protocolo em descarregar operações de dados para NICs libera CPUs dessas tarefas, salvando-as para outras computações importantes. Portanto, integrar NVMe-f melhora ainda mais o desempenho, a confiabilidade e a flexibilidade de todo o sistema, tornando-se parte integrante da infraestrutura HPC avançada.

Aprimorando a análise de dados e o aprendizado de máquina

NVMe over Fabric (NVMe-oF) pode melhorar significativamente a análise de dados e o aprendizado de máquina. Isso é possível graças ao acesso mais rápido aos dados e ao maior rendimento. Esses recursos são importantes para lidar com grandes conjuntos de dados, treinamento de modelos e análises em tempo real. Com o NVMe-oF, é possível armazenar dados em vários nós, o que facilita a recuperação rápida, eliminando assim os gargalos de dados usuais que impedem os fluxos de trabalho de aprendizado de máquina. O protocolo também tem a capacidade de desonerar a CPU de suas funções em relação ao tratamento de informações de forma a permitir que a NIC desempenhe essa função, liberando mais recursos computacionais, o que resulta em melhor execução dos algoritmos de ML. Assim, as empresas podem obter insights analíticos mais rápidos, juntamente com modelos preditivos mais fortes, levando à excelência inovadora e operacional em qualquer ambiente orientado por dados.

Comparando ConnectX-5 com outros adaptadores de rede

Vantagens sobre adaptadores de rede concorrentes

Os adaptadores de rede concorrentes têm muito a aprender com o adaptador de rede ConnectX-5. Aqui estão algumas de suas vantagens:

1. Baixa latência: Ele fornece baixa latência, ideal para jogos, negociações de alta frequência ou qualquer aplicação de dados em tempo real.
2. Alta taxa de transferência: A placa possui alta largura de banda de até 200 Gb/s, o que permite taxas de transferência de dados mais rápidas exigidas pela tecnologia ConnectX-5 EN Network Adapter PCI Express 3.0 usada em cargas de trabalho intensivas.
3. Capacidades avançadas de descarregamento: Esse recurso ajuda a aumentar a eficiência geral do sistema, pois alivia tarefas que exigem muitos dados da CPU.
4. Escalabilidade: Os nós de armazenamento podem ser agregados facilmente com este adaptador de rede, possibilitando um amplo processamento paralelo.
5. Confiabilidade Aprimorada: Projetado com fortes mecanismos de detecção e correção de erros para que não haja comprometimento do desempenho ou da integridade das informações armazenadas.
6. Eficiência energética: Apesar de consumir muita energia quando operacional, técnicas avançadas de gerenciamento de energia foram empregadas em seu projeto, o que economiza energia sem afetar os níveis de desempenho.

Custo-benefício e retorno do investimento

Usar placas adaptadoras Ethernet em sua organização pode economizar muito dinheiro e garantir um bom retorno sobre o investimento também. Com alto rendimento e baixa latência, o desempenho do sistema é melhorado, levando à redução de custos operacionais e aumento da produtividade também. Além disso, este dispositivo tem capacidades avançadas de descarregamento juntamente com sua confiabilidade superior, reduzindo assim a demanda por mais hardware e diminuindo as despesas de capital. Mais ainda, o ConnectX-5 é construído de tal forma que consome menos energia, o que o torna energeticamente eficiente, contribuindo assim para a redução das contas de serviços públicos também. Tais vantagens ao longo do tempo resultarão em enormes economias para as empresas, ao mesmo tempo em que oferecem ROI positivo, já que muitas empresas adotaram essas soluções de rede avançadas.

Avaliações de clientes e benchmarks de desempenho

Avaliações de Clientes

O adaptador de rede ConnectX-5 recebeu feedback positivo de profissionais em diferentes áreas. Os revisores de tecnologia frequentemente elogiam seu desempenho incrível, incluindo taxas de transferência de dados muito mais rápidas e menor latência. Especialistas em vários setores também elogiam sua confiabilidade, bem como recursos avançados de offloading que reduzem a carga de trabalho da CPU e melhoram a eficiência operacional. Além disso, os usuários gostam do recurso de economia de energia do Mellanox ConnectX-5 EN Network Adapter PCI Express porque ele reduz o consumo de energia, o que leva a economias financeiras.

Benchmarks de desempenho

Abaixo estão alguns dos testes feitos no ConnectX-5 para avaliar seu desempenho:

1. Largura de banda e taxa de transferência: Os testes revelam que este adaptador sempre oferece largura de banda superior a 100 Gbps, o que é necessário para ambientes de computação de alto desempenho com aplicativos com uso intensivo de dados.
2. latência: Latência ultrabaixa medida em microssegundos de acordo com benchmarks, sendo ideal para tarefas sensíveis a atrasos, como negociações financeiras ou análises em tempo real em conjuntos de big data.
3. Métricas de confiabilidade: Mesmo sob cargas pesadas, a capacidade de correção de erros exibida pelo adaptador reduz bastante as taxas de perda de informações, garantindo assim sua integridade.
4. Consumo de energia: As operações sustentáveis ​​são apoiadas pelo uso de energia significativamente baixo do ConnectX 5 durante os testes de eficiência energética quando comparado com outros dispositivos similares que competem no mesmo espaço de mercado; possibilitando assim que as empresas economizem custos nas contas de energia e, ao mesmo tempo, mantenham uma rede eficaz.

Essas análises e medições deixam claro que se você está procurando um adaptador de rede poderoso e confiável, não procure além do ConnectX-5.

Fontes de Referência

Controlador de interface de rede

Elemento de Forma Pequeno Plugável

Ethernet

Perguntas Frequentes (FAQs)

P: O que é o adaptador de rede Mellanox ConnectX-5?

R: O adaptador de rede Mellanox ConnectX-5 é uma placa de rede de alto desempenho projetada para data centers, infraestrutura em nuvem e aplicativos de computação de alto desempenho. Possui recursos de rede avançados e suporta conectividade de até 100 GbE, tornando-o adequado para ambientes de rede exigentes.

P: Quais são alguns dos principais recursos do adaptador de rede Mellanox ConnectX-5?

A: Funções do adaptador Ethernet, suporte a Gigabit Ethernet e 100GbE, switch PCIe incorporado para melhor desempenho e flexibilidade; suporte a NVMe sobre Fabric Offloads com alta taxa de transferência de dados em PCI Express do adaptador de rede ConnectX-5 EN.

P: Que tipos de portas o adaptador de rede ConnectX-5 possui?

R: O adaptador de rede ConnectX-5 oferece configurações de porta dupla, como 100GbE porta dupla QSFP28 ou porta dupla SFP28. Essas portas fornecem diferentes opções de conectividade para vários tipos de redes.

P: Como um switch PCIe integrado me beneficia ao usar um adaptador de rede ConnectX-5?

R: Um switch PCIe integrado na NIC Connect X -5 melhora o desempenho, permitindo roteamento e processamento eficientes de dados dentro da própria placa NIC, maximizando assim o rendimento e minimizando a latência. Ele também fornece a solução mais flexível.

P: Como o adaptador de rede ConnectX-5 suporta NVMe sobre Fabrics?

R: Ele suporta NVMe sobre offloads de fabric, o que permite transferência eficiente e de alta velocidade entre dispositivos de armazenamento NVME e nós conectados via redes. Isso é importante em aplicativos com uso intensivo de dados e arquiteturas de armazenamento.

P: O Mellanox ConnectX-5 funciona com diferentes formatos?

R: Sim, o Mellanox ConnectX-5 suporta diferentes formatos, incluindo o adaptador PCI Express 3.0 x8 e suporte alto, entre outros, o que o torna compatível com servidores ou estações de trabalho de diversas configurações. Essa capacidade de múltipla escolha garante ampla compatibilidade do sistema.

P: O adaptador de rede ConnectX-5 pode operar em velocidades de 10 Gb?

R: Sim – o adaptador de rede ConnectX-5 pode operar em diferentes níveis de velocidade, como Ethernet de 10 Gb, entre outros, tornando-o versátil em vários ambientes de rede onde o dimensionamento da rede pode ser necessário devido às demandas de velocidade.

P: Por que o Nvidia Mellanox ConnectX-5 é considerado a melhor opção para data centers?

R: A robustez de recursos como o mais alto throughput, configurações de porta dupla, switch PCIe incorporado e suporte para NVMe over Fabric faz com que o Nvidia Mellanox ConnectX-5 ofereça desempenho superior a qualquer outra solução usada em data centers. Esses recursos garantem conectividade de rede confiável e eficiente necessária para aplicativos de alta demanda.