什么是 InfiniBand?infiniband相与以太网的优势有那些?

什么是 InfiniBand ?
InfiniBand(直译为“无限带宽”技术,缩写为IB)是一个用于高性能计算的计算机网络通信标准,它具有极高的吞吐量和极低的延迟,用于计算机与计算机之间的数据互连。InfiniBand也用作服务器与存储系统之间的直接或交换互连,以及存储系统之间的互连。

InfiniBand与传统以太网协议有什么不同?

首先,IB和以太网要解决的问题完全不同,所以在底层协议设计时的考虑也完全不一样。以太网设计初衷是,多个不同的系统,如何让他们之间流畅的进行信息交换?这是一种典型的network,它的设计中优先考虑的是兼容性与分布式。

IB要解决的问题是,在一套系统内部,如何将多个分开的部件整合起来,如同一台设备一样工作。我们可以把这种网络称为一种fabric,是一种互联技术,它的设计时考虑的优先是低延迟。因此,在两种网络设计时,采用了完全不同的思路。   

为了便于区分,我们可以把以太网想象成一个快递包裹分发网络;而IB网络,则可以想象成一个城铁轨道交通网络   

以太网类似一个快递包裹分发网络,这个网络中所有的快递中转站(交换机/路由器)都是独立运作,根据一套公认的规则(网络协议)进行分拣并投递对。每个中转站(网络设备)设备来说,第一,它可能看到发送到任何地址的包裹(分布式,异构的),所以它收到每个包都要算算该怎么发(这就要花时间,引入延迟),如果业务太繁忙,收不下来了,就间断粗暴的把包裹丢弃(丢包)。      

IB网络你可以想象成一个城铁轨道交通网络。这是因为IB的底层是基于VCT(Virtual Cut Through)技术。因此IB的一个数据包,与以太网的包裹相比更像是一列火车(每节车厢是个叫做flit的数据单元)。为什么这么类比?不像以太网在转发时必须先在入队列上包裹收下来,然后丢到出队列等待再发出去。IB网络是直接然后再在过每个中转站的时候,车屁股还没进站,车头已经向下一站出发了!所以它的延迟才能做到这么低。并且,也如同轨道交通网络一样,这些中转站(交换机)之所以能做到这么快的让车辆通过,是因为目的地车站是确定且有限的(IB网络的地址数量,称为LID号,是有限的,地址空间65535个),所有列车怎么走在网络开始运行前都提前决定好了(路由表提前算好),所以在每个中转站的扳道工只需要简单查一下线路图(实现就是个普通的数组查询),“到10号站的车该走n2出口”就行了,而不像快递网络一样去查“xxx区xxx号xxx大厦”该怎么走(实现中用哈希或者CAM)    

这种传输方式能够极致的降低延迟,那么它就也不可避免的受到很多的限制,除了上面提到的地址空间限制外,如同轨道交通网络一样,需要有个叫做subnet manager的调度中心来进行管理和调度,所以IB天生就是一个SDN网络。当然,IB的SDN它不看任何数据包,而是负责维护所有中转站的那张线路图(线性转发表),除了保证调度策略高效稳定,还需要额外考虑轨道交通中避免死锁问题(这个是以太网不需要考虑的)。      

理解了以上以太网和IB网的理念之后,那么infiniband相与以太网相比较就很好理解了,在并行计算的场景,也就是需要多个节点共同做完成一个任务的场景(从应用角度看,主要看底层是不是基于MPI进行通信就可以区分),且有很高的性能要求的时候,IB网络仍然是首选,这也是为什么IB网络是当前高性能计算行业的主要网络方案,但这个市场相对来说比较小。    

当前的主流的数据中心网络都是要解决多个异构系统的互联问题,即使是单一的大规模应用场景,包括云计算、大数据等,主流也都是以高吞吐量场景,也就是多个节点做多个事情,对节点之间的通信延迟没有很高的要求,更看重的是灵活的接入与扩容。所以这些场景用以太网就非常合适。   

这就是为什么看着IB网络各项技术指标都很好,但是普及率远远不及以太网的原因。
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