HPCデータセンターでは、InfiniBandネットワークの利用が増加しています。また、データ分析や機械学習などの高データスループット・アプリケーションの急速な拡大により、高帯域幅で低レイテンシーの相互接続に対する需要も、より広い市場に拡大しています。イーサネットと比較して、高速相互接続のために設計されたネットワーク技術であるInfiniBandは、世界中の数多くのハイパフォーマンス・コンピューティング施設で新星として登場しています。
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InfiniBandチュートリアル: InfiniBandネットワークとは?
InfiniBandは、高帯域幅、低遅延、高信頼性を備えたオープンスタンダードのネットワーク相互接続技術です。この技術はスーパーコンピュータ・クラスタの分野で広く使われています。インフィニバンド・ネットワークは、データ・スイッチ間およびデータ・スイッチ内のデータ相互接続や、ストレージ・システム間の相互接続に使用されています。
InfiniBandシステムは、チャネル・アダプタ（CA）、スイッチ、ルータ、ケーブル、コネクタで構成されています。CAは、ホスト・チャネル・アダプタ（HCA）とターゲット・チャネル・アダプタ（TCA）に分けられます。IBAスイッチは、原理的には他の標準的なネットワーク・スイッチと同様であるが、InfiniBandの高性能・低コスト要件を満たす必要があります。InfiniBandルーターは、大規模なネットワークを小さなサブネットにセグメント化し、ルーターで接続するために使用されます。HCAは、サーバーやストレージ・デバイスなどのIBエンド・ノードをIBネットワークに接続するデバイス・ポイントです。TCAはチャネルアダプタの特殊な形態で、ストレージデバイスなどの組み込み環境でよく使用されます。
HPCデータセンターにおけるInfiniBandネットワーク
InfiniBandは、高性能な入出力（I/O）アーキテクチャであり、複数のケーブル交換技術を同時に接続することができる。ポート速度に応じて、QDR InfiniBand、FDR InfiniBand、NDR InfiniBand、XDR InfiniBandなど、様々なカプセル化スイッチが用意されており、HPCデータセンターのビジネスサポートを実現します。
メインフレーム・コンピューティングでは、InfiniBandモデルの専用チャネルが、メインフレームと周辺機器間の接続とデータ転送に使用されます。最大パケットサイズが4KのInfiniBandは、ポイント・ツー・ポイントおよび双方向シリアル・リンクを可能にし、4Xおよび12Xの単位に集約することで、最大300ギガビット/秒の有用なデータ・スループット・レートを実現します。
HPC業界のさらなる発展を促進するため、多くのブランドオーナーがInfiniBand製品を導入し始めています。FSは、200Gデータセンター・スイッチ、特に200G InfiniBandスイッチを提供しており、HPCデータセンターのオプションの1つとして使用することができます。
InfiniBandネットワークはHPCデータセンターにどう対応するか？
今日、インターネットは、さまざまなデータ集約型アプリケーションを必要とする巨大なインフラです。大企業もまた、大量のデータを確実に計算したいという需要に応えるため、HPCデータセンターを建設しています。システム環境は、コンピューティングノード、ストレージ、分析システム間のHPCの極めて高い帯域幅によって構築されます。HPCアーキテクチャのもう1つの性能指標はレイテンシです。HPCデータセンターは、高帯域幅と低レイテンシの要件を満たすことができるInfiniBandネットワークの使用を決定しました。
RoCEやTCP/IPと比較して、高スループット処理環境、特にサーバー仮想化、ブレード、クラウドコンピューティング技術を使用する環境におけるInfiniBandネットワークの採用は、卓越した利点を示しています。
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HPCデータセンターにおけるInfiniBandネットワークの利点
データ通信技術の進化であれ、インターネット技術の革新であれ、ビジュアルプレゼンテーションのアップグレードであれ、それらはすべて、より強力なコンピューティング、より大容量で安全なストレージ、より効率的なネットワークの恩恵を受けています。InfiniBandネットワークは、より広帯域のネットワークサービスを提供すると同時に、待ち時間を短縮し、ネットワーク伝送負荷によるコンピューティングリソースの消費を低減し、そのユニークな利点によりHPCデータセンターを完全に統合することができます。
ネットワーク効率: InfiniBandネットワーク（IBネットワーク）は、プロトコル処理とデータ移動をCPUからインターコネクションにオフロードすることで、CPUの効率を最大化し、超高解像度シミュレーション、大規模データセット、高度に並列化されたアルゴリズムを実行します。InfiniBandの伝送速度は168Gbps（12xFDR）に達し、10ギガビットイーサネットの10Gbpsや10ギガビットイーサネットの100Gbpsをはるかに超えています。特にHPCデータセンターでは、Web2.0、クラウドコンピューティング、ビッグデータ、金融サービス、仮想化データセンター、ストレージアプリケーションなど、大幅な性能向上が達成されます。これにより、タスク完了までの時間が短縮され、プロセス全体のコストが削減されます。
より高い帯域幅: イーサネット100G が市場を支配していた時代、IBネットワークの速度も継続的に発展し、HPCアーキテクチャの高性能要件を満たす100G/200G InfiniBandスイッチが次々に発売されました。InfiniBandスイッチは、高帯域幅、高速、低遅延のパフォーマンスにより、HPCデータセンターにとって優れたオプションとなり、高いサーバー効率とアプリケーションの生産性を実現できます。
スケーラビリティ: ネットワーク・レイヤ2は、InfiniBandのおかげで、1つのサブネットに48,000ノードを構築できます。さらに、IBネットワークはARPのようなブロードキャスト・メカニズムに依存しないため、ブロードキャスト・ストームを引き起こしたり、追加の帯域幅を浪費することもありません。異なるIBサブネットも同様に、スイッチとスイッチに関連付けることができます。
FSは、NVIDIA Quantum™-2 NDR InfiniBand 400G およびNVIDIA Quantum™ HDR InfiniBand 200G データセンター・スイッチを提供しており、マネージドおよびアンマネージドの両方の構成で利用可能です。多様な顧客ニーズに対応するため、400Gスイッチには1年、3年、5年のサービス・サポート・オプションが用意されている。確かに、作業負荷を軽減するために複数のデバイスを稼働させている場合、イーサネット・ネットワークを使用してデータ伝送を完結させることもできます。また、ネットワーク構築を支援するために、FSは複数の速度のイーサネットスイッチを提供しています。
結論
InfiniBandネットワークとその革新的な技術アーキテクチャは、その卓越したパフォーマンスにより、HPCデータセンターユーザーがビジネスパフォーマンスを最大化するのに役立ちます。Infinibandテクノロジーは、高性能ネットワークアーキテクチャを大幅に簡素化し、マルチレベルアーキテクチャ層によって生じる遅延を軽減し、主要なコンピューティングノードのアクセス帯域幅のスムーズなアップグレードを強力にサポートします。 InfiniBandネットワークがますます多くの使用シナリオに参入するのは一般的な傾向です。
