So sánh Mạng Siêu Máy tính: InfiniBand và Ethernet
September 20, 2025
Tóm lại:Khi khối lượng công việc máy tính hiệu suất cao (HPC) trở nên phức tạp và dữ liệu thâm dụng hơn, sự lựa chọn công nghệ kết nối là rất quan trọng.Mạng HPC- InfiniBand và Ethernet truyền thống của Mellanox - đánh giá giá trị kiến trúc của chúng cho các cụm nghiên cứu siêu máy tính và AI thế hệ tiếp theo.
Môi trường máy tính hiệu suất cao ngày nay mở rộng ra ngoài mô phỏng khoa học truyền thống để bao gồm đào tạo trí tuệ nhân tạo, phân tích dữ liệu lớn và xử lý thời gian thực.Những khối lượng công việc này đòi hỏi một mô kết nối không chỉ cung cấp băng thông thô, nhưng cũng có độ trễ cực thấp, jitter tối thiểu, và giảm tải CPU hiệu quả.lựa chọn giữaInfiniBand so với Ethernetmột quyết định kiến trúc cơ bản quyết định hiệu suất và hiệu quả tổng thể của cụm.
Sự khác biệt cốt lõi giữa InfiniBand và Ethernet nằm trong triết lý thiết kế của họ.Mạng HPC, trong khi Ethernet đã phát triển từ một tiêu chuẩn mạng chung.
Được dẫn dắt bởiMellanox(nay là một phần của NVIDIA), InfiniBand cung cấp một vải không mất mát với các tính năng tiên tiến:
- RDMA bản địa:Cung cấp chuyển bộ nhớ trực tiếp giữa các máy chủ, bỏ qua hệ điều hành và CPU, làm giảm độ trễ xuống dưới 600 nanosecond.
- Máy tính trong mạng:Công nghệ SHARP của Mellanox cho phép các hoạt động tổng hợp (như all-reduce) được thực hiện trong cấu trúc chuyển đổi, làm giảm đáng kể khối lượng dữ liệu và tăng tốc các hoạt động tập thể.
- băng thông cao:Sử dụng 400Gb / s NDR InfiniBand, cung cấp thông lượng không bị tắc nghẽn.
Ethernet hiệu suất cao hiện đại (với RoCE - RDMA trên Ethernet hội tụ) đã đạt được những bước tiến đáng kể:
- Sự quen thuộc và chi phí:Tận dụng kiến thức CNTT hiện có và có thể hưởng lợi từ kinh tế quy mô.
- RoCEv2:Cho phép khả năng RDMA trên mạng Ethernet, mặc dù nó đòi hỏi một fabric lossless (DCB) được cấu hình để hoạt động tối ưu.
- Tốc độ:Cung cấp tốc độ băng thông thô tương đương, với 400Gb / s Ethernet sẵn có.
Những lợi thế lý thuyết của InfiniBand được hiện thực hóa trong những lợi ích hiệu suất hữu hình trong môi trường HPC và AI thực tế.
| Phương pháp đo | InfiniBand (HDR/NDR) | Ethernet hiệu suất cao (400G) | Nội dung |
|---|---|---|---|
| Độ trễ | < 0,6 μs | > 1,2 μs | Quan trọng đối với các ứng dụng MPI gắn chặt |
| Sử dụng CPU | ~1% | ~ 3-5% | Với RDMA bật; thấp hơn là tốt hơn |
| All-Reduce Time (256 nút) | ~ 220 μs | ~450 μs | Hiển thị lợi thế máy tính trong mạng |
| Sự nhất quán của vải | Thiết kế không mất mát | Cần cấu hình (DCB/PFC) | Khả năng dự đoán dưới tải trọng nặng |
CácInfiniBand so với EthernetInfiniBand, được hỗ trợ bởiMellanoxCông nghệ, luôn cung cấp hiệu suất vượt trội và dự đoán được cho các mô phỏng kết nối chặt chẽ và đào tạo AI quy mô lớn,trực tiếp dịch thành thời gian giải quyết nhanh hơn và sử dụng tài nguyên cao hơnEthernet mang lại những lợi thế hấp dẫn trong môi trường dị biệt và khối lượng công việc hỗn hợp, nơi tích hợp với các mạng doanh nghiệp rộng hơn là ưu tiên.hiệu suất của nó thường phụ thuộc nhiều hơn vào cấu hình tỉ mỉ để tiếp cận với một vải InfiniBand được xây dựng đặc biệt.
Không có câu trả lời phù hợp với tất cả mọi người trongMạng HPCĐối với triển khai nhiệm vụ quan trọng, nơi hiệu suất ứng dụng tối đa, độ trễ thấp nhất,và hiệu quả cao nhất là không thể thương lượng như trong các trung tâm siêu máy tính hàng đầuĐối với các cụm chạy khối lượng công việc đa dạng hoặc nơi quen thuộc về hoạt động là tối quan trọng, các giải pháp Ethernet tiên tiến là một lựa chọn thay thế khả thi.Chìa khóa là để phù hợp với kiến trúc mạng với các yêu cầu tính toán và kinh tế cụ thể của khối lượng công việc.
Để xác định chiến lược kết nối tối ưu cho nhu cầu tính toán của bạn, tham gia với các đối tác chuyên gia để phân tích khối lượng công việc chi tiết và thử nghiệm chứng minh khái niệm.Đánh giá các mô hình giao tiếp ứng dụng của bạn là bước đầu tiên để xây dựng một cân bằng và mạnh mẽMạng HPCcơ sở hạ tầng.