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什麼是Infiniband?
Infiniband是一種高速匯流排標準,曾被認為是將廣泛用於各種系統的下一代互連技術,但現在其應用侷限於伺服器叢集和儲存網路。該標準主要是希望能取代PCI匯流排,可支援的資料頻寬從500MB/sec變化到6GB/sec,線速為2.5Gbps。
InfiniBand - 簡介
IBTA成立於1999年8月31日,由Compaq、惠普、IBM、戴爾、英特爾、微軟和Sun七家公司牽頭,共同研究發展的高速先進的I/O標準。最初的命名為System I/O,1999年10月,正式改名為InfiniBand。InfiniBand是一種長纜線的連接方式,具有高速、低延遲的傳輸特性。據星盈科技李泌介紹,InfiniBand用於伺服器系統內部,主要用於處理器/記憶體與I/O(如硬碟、網卡等)的連接,由於InfiniBand具有長纜線連接的特性,從而使得處理核心與I/O在保持運作一致性的同時,在實際的配置上,實現分離的配置。據李泌介紹,星盈科技推出的超級刀片電腦,就採用了類似的技術。
InfiniBand - 發展
InfiniBand用於伺服器系統內部並沒有發展起來,原因在於英特爾和微軟在2002年就退出了IBTA。在此之前,英特爾早已另行倡議Arapahoe,亦稱為3GIO(3rd Generation I/O,第三代I/O),即今日鼎鼎大名的PCI Express(PCI-E),InfiniBand、3GIO經過一年的並行,英特爾終究還是選擇了PCI-E。因此,現在應用InfiniBand,主要是用於在伺服器集群,系統之間的互聯。
需要說明的是,即使在系統之間的互聯,InfiniBand也還面臨著競爭對手,這是因為自英特爾、微軟退出IBTA之後,IBM、惠普也在不久後退出,並在第二年提出RDMA(Remote Direct Memory Access,遠端直接記憶體存取)技術,期望用10Gbps Ethernet搭配TOE(TCP/IP Offload Engine,TCP/IP負荷卸載引擎)的硬體加速設計,以更標準、低廉的方式與InfiniBand進行競爭。此外,由Broadcom、Chelsio、惠普、NetApp和微軟等廠商推動的iWarp,一種用於遠端直接記憶體存取、遠端直接資料放置的保護協定,它淘汰了兩端的網卡,也是一種標準的協定。另外,英特爾的I/O加速技術也與InfiniBand具有一定的競爭關係。
需要說明的是,即使在系統之間的互聯,InfiniBand也還面臨著競爭對手,這是因為自英特爾、微軟退出IBTA之後,IBM、惠普也在不久後退出,並在第二年提出RDMA(Remote Direct Memory Access,遠端直接記憶體存取)技術,期望用10Gbps Ethernet搭配TOE(TCP/IP Offload Engine,TCP/IP負荷卸載引擎)的硬體加速設計,以更標準、低廉的方式與InfiniBand進行競爭。此外,由Broadcom、Chelsio、惠普、NetApp和微軟等廠商推動的iWarp,一種用於遠端直接記憶體存取、遠端直接資料放置的保護協定,它淘汰了兩端的網卡,也是一種標準的協定。另外,英特爾的I/O加速技術也與InfiniBand具有一定的競爭關係。
InfiniBand - 工作原理
與其他網路通訊協定(如TCP/IP)相比,InfiniBand具有更高的傳輸效率。原因在於許多網路通訊協定具有轉發損失的資料包的能力,但是由於要不斷地確認與重發,基於這些協議的通信也會因此變慢,極大地影響了性能。
需要說明的是,TCP協定是一種被大量使用的傳輸協定,從冰箱到超級電腦等各種設備上都可以看到它的身影,但是使用它必須付出高昂的代價:TCP協議極其複雜、代碼量巨大並且充滿了各種特例,而且它很難卸載(所謂卸載就是不佔用CPU的執行時間)。
與之相比,InfiniBand使用基於信任的、流控制的機制來確保連接的完整性,資料包極少丟失。使用InfiniBand,除非確認接收緩存具備足夠的空間,否則不會傳送資料。接受方在資料傳輸完畢之後, 返回信用來標示緩存空間的可用性。通過這種辦法,InfiniBand消除了由於原資料包丟失而帶來的重發延遲,從而提升了效率和整體性能。
目前,基於InfiniBand技術的網卡的單埠頻寬最大可達到20Gbps,基於InfiniBand的交換機的單埠頻寬最大可達60Gbps,單交換機晶片可以支援達480Gbps的頻寬。在2005年的4月份,Cisco公司收購了InfiniBand方案提供商Topspin; 而專業存儲廠商QLogic公司也陸續收購了InfiniBand技術廠商SilverStorm公司和PathScale公司,開始進軍InfiniBand領域。
需要說明的是,TCP協定是一種被大量使用的傳輸協定,從冰箱到超級電腦等各種設備上都可以看到它的身影,但是使用它必須付出高昂的代價:TCP協議極其複雜、代碼量巨大並且充滿了各種特例,而且它很難卸載(所謂卸載就是不佔用CPU的執行時間)。
與之相比,InfiniBand使用基於信任的、流控制的機制來確保連接的完整性,資料包極少丟失。使用InfiniBand,除非確認接收緩存具備足夠的空間,否則不會傳送資料。接受方在資料傳輸完畢之後, 返回信用來標示緩存空間的可用性。通過這種辦法,InfiniBand消除了由於原資料包丟失而帶來的重發延遲,從而提升了效率和整體性能。
目前,基於InfiniBand技術的網卡的單埠頻寬最大可達到20Gbps,基於InfiniBand的交換機的單埠頻寬最大可達60Gbps,單交換機晶片可以支援達480Gbps的頻寬。在2005年的4月份,Cisco公司收購了InfiniBand方案提供商Topspin; 而專業存儲廠商QLogic公司也陸續收購了InfiniBand技術廠商SilverStorm公司和PathScale公司,開始進軍InfiniBand領域。
InfiniBand - 業界反應
據曙光公司技術支援中心袁偉介紹,目前曙光的高性能電腦全部採用InfiniBand技術進行節點之間的互聯,用InfiniBand替代了Myrinet。原因在於,Mrynet在2Gbps頻寬之後,在向10Gbps技術的發展上,路線圖不清晰,技術實現上也不好。與之相比,20Gbps InfiniBand技術已經非常成熟,在價格上也具有競爭力。
據寶德伺服器事業部經理程佶透露, 寶德InfiniBand伺服器的出貨主要集中在高性能計算領域,佔有30%~40%的份額,其餘高性能計算採用千兆乙太網的連接方案。程佶表示,除了高性能計算領域之外,其他領域應用InfiniBand伺服器的前景並不十分看好。原因在於InfiniBand的價格還是比較高,僅InfiniBand的HCA(主通道適配器)卡就需要4000元~5000元人民幣,而性能的提升僅在10%~15%之間。因此,價格將成為InfiniBand伺服器進入企業市場的障礙。
據瞭解,目前IBM、惠普、戴爾、SUN等公司都對InfiniBand做出了積極的回應。在它們的InfiniBand伺服器解決方案中,有的在用標準的InfiniBand HCA, 有的在用專門設計的Mezzanine卡,有的在用標準的InfiniBand交換機,有的在用專門設計的交換模組。目前InfiniBand伺服器大多採用基於PCI-E的介面,如Arima(華宇)、Tyan(泰安)、SuperMicro(超微)等,因為PCI-E比PCI-X能夠提供更高的頻寬和更低的延時。
據寶德伺服器事業部經理程佶透露, 寶德InfiniBand伺服器的出貨主要集中在高性能計算領域,佔有30%~40%的份額,其餘高性能計算採用千兆乙太網的連接方案。程佶表示,除了高性能計算領域之外,其他領域應用InfiniBand伺服器的前景並不十分看好。原因在於InfiniBand的價格還是比較高,僅InfiniBand的HCA(主通道適配器)卡就需要4000元~5000元人民幣,而性能的提升僅在10%~15%之間。因此,價格將成為InfiniBand伺服器進入企業市場的障礙。
據瞭解,目前IBM、惠普、戴爾、SUN等公司都對InfiniBand做出了積極的回應。在它們的InfiniBand伺服器解決方案中,有的在用標準的InfiniBand HCA, 有的在用專門設計的Mezzanine卡,有的在用標準的InfiniBand交換機,有的在用專門設計的交換模組。目前InfiniBand伺服器大多採用基於PCI-E的介面,如Arima(華宇)、Tyan(泰安)、SuperMicro(超微)等,因為PCI-E比PCI-X能夠提供更高的頻寬和更低的延時。
InfiniBand - 特點
採用Intel架構的處理器的輸入/輸出性能會受到PCI或者PCI-X匯流排的限制。匯流排的吞吐能力是由匯流排時鐘決定的(比如33.3MHz,66.6MHz 以及133.3MHz)和匯流排的寬度(比如32位或者64位)。在最通常的配置中,PCI總線速度被限制在500 MB /秒,而PCI-X總線速度被限制在1 GB/秒。這種速度上的限制制約了伺服器和存放裝置、網路節點以及其他伺服器通訊的能力。在InfiniBand的技術構想中,InfiniBand直接集成到系統板內,並且直接和CPU以及記憶體子系統互動。但是,在短期內,InfiniBand支持將由PCI和PCI-X適配器完成;這樣,InfiniBand在最初將會受到匯流排的制約。在2002年年底,InfiniBand技術將會完全被整合在Intel伺服器供應商以及Sun生產的伺服器中(80%的可能性)
資料來源出自: Hudong 互動百科
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