مقایسه شبکه های ابررایانه: اینفینی‌بند در مقابل اترنت

آستین، تگزاس – چشم انداز شبکه های HPC در حال گذراندن یک تحول اساسی است زیرا تقاضاهای محاسباتی در حال افزایش است. بحث بین فناوری‌های InfiniBand و اترنت همچنان در حال تشدید است و پیامدهای مهمی برای تحقیقات هوش مصنوعی، شبیه‌سازی علمی و بارهای کاری متمرکز بر داده دارد. این تجزیه و تحلیل، تمایزهای فنی مهم در بحث InfiniBand در مقابل اترنت و تأثیر آنها بر معماری‌های ابررایانه‌ای نسل بعدی را بررسی می‌کند.

در بنیاد ابررایانش مدرن، یک انتخاب مهم در فناوری اتصال متقابل وجود دارد. InfiniBand که مدت‌هاست به عنوان استاندارد طلایی برای شبکه های HPC در نظر گرفته می‌شود، از یک معماری ساختار بدون تلفات با قابلیت‌های دسترسی مستقیم به حافظه از راه دور (RDMA) بومی استفاده می‌کند. اترنت، به‌ویژه با پیشرفت‌های پروتکل RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet)، برای به چالش کشیدن تسلط InfiniBand در محیط‌های با کارایی بالا تکامل یافته است. تفاوت‌های اساسی در فلسفه‌های طراحی آنها، ویژگی‌های عملکردی متمایزی را ایجاد می‌کند که مستقیماً بر عملکرد و مقیاس‌پذیری برنامه تأثیر می‌گذارد.

هنگام ارزیابی InfiniBand در مقابل اترنت برای استقرار در مقیاس‌های بزرگ، معیارهای قابل اندازه‌گیری یک داستان قانع‌کننده را بیان می‌کنند. فناوری InfiniBand HDR نسل فعلی، به‌ویژه از Mellanox (اکنون NVIDIA Networking)، مزایای قابل توجهی را در برنامه‌های حساس به تأخیر نشان می‌دهد. جدول زیر شاخص‌های کلیدی عملکرد را بر اساس آزمایش‌های مستقل و داده‌های استقرار ابررایانه TOP500 مقایسه می‌کند:

رهبری فناوری InfiniBand در فضای شبکه های HPC به طور قابل توجهی توسط نوآوری‌های Mellanox هدایت شده است. رویکرد end-to-end آنها شامل مسیریابی تطبیقی، کنترل ازدحام شدید و قابلیت‌های محاسباتی درون شبکه است که عملیات جمعی را بیشتر تسریع می‌کند. این نوآوری‌ها، به‌ویژه پروتکل تجمیع و کاهش سلسله مراتبی مقیاس‌پذیر (SHARP)، نشان می‌دهند که چگونه شبکه‌های هوشمند می‌توانند وظایف محاسباتی را از CPU حذف کنند و مزایای عملکردی را ارائه دهند که با رویکردهای استاندارد اترنت قابل دستیابی نیست.

اترنت پیشرفت‌های قابل توجهی در رسیدگی به محدودیت‌های تاریخی خود برای HPC داشته است. پیشرفت‌هایی مانند کنترل جریان اولویت (PFC)، اعلان صریح ازدحام (ECN) و مدیریت ترافیک پیشرفته، مناسب بودن آن را برای بارهای کاری RDMA بهبود بخشیده‌اند. پشتیبانی اکوسیستم برای اترنت، از جمله سازگاری گسترده‌تر فروشنده و ابزارهای مدیریت آشنا، یک مورد قانع‌کننده را برای استقرارهای خاص ارائه می‌دهد که در آن عملکرد اوج مطلق تنها عامل تعیین‌کننده نیست.

انتخاب بین InfiniBand و اترنت فراتر از معیارهای عملکرد خام است. InfiniBand معمولاً عملکرد برتری را برای برنامه‌هایی که به شدت با هم مرتبط هستند، مانند دینامیک سیالات محاسباتی، مدل‌سازی آب و هوا و آموزش هوش مصنوعی که در آن میکروثانیه‌ها اهمیت دارند، ارائه می‌دهد. اترنت انعطاف‌پذیری بیشتری را برای محیط‌های ناهمگن و زیرساخت‌های همگرا که از بارهای کاری HPC و سازمانی پشتیبانی می‌کنند، ارائه می‌دهد. کل هزینه مالکیت، تخصص کارکنان موجود و هم‌ترازی نقشه راه بلندمدت باید در این تصمیم زیرساختی مهم لحاظ شود.

بحث InfiniBand در مقابل اترنت در شبکه های HPC منعکس کننده الزامات متنوع علم محاسباتی مدرن است. در حالی که InfiniBand رهبری عملکرد را برای برنامه‌های ابررایانه‌ای که بیشترین تقاضا را دارند حفظ می‌کند، اترنت همچنان به عنوان یک جایگزین مناسب برای بسیاری از موارد استفاده تکامل می‌یابد. این تصمیم در نهایت به الزامات خاص برنامه، آستانه‌های عملکرد و اهداف استراتژیک زیرساخت بستگی دارد.