So sánh Mạng Siêu Máy tính: InfiniBand và Ethernet

AUSTIN, Texas – Bối cảnh của mạng HPC đang trải qua một sự chuyển đổi đáng kể khi nhu cầu tính toán tăng lên. Cuộc tranh luận giữa các công nghệ InfiniBand và Ethernet tiếp tục gia tăng, với những tác động lớn đối với nghiên cứu AI, mô phỏng khoa học và khối lượng công việc chuyên sâu về dữ liệu. Phân tích này xem xét các yếu tố khác biệt kỹ thuật quan trọng trong cuộc tranh luận InfiniBand vs Ethernet và tác động của chúng đối với các kiến trúc siêu máy tính thế hệ tiếp theo.

Nằm ở nền tảng của siêu máy tính hiện đại là một lựa chọn quan trọng trong công nghệ liên kết. InfiniBand, từ lâu đã được coi là tiêu chuẩn vàng cho mạng HPC, sử dụng kiến trúc vải không mất dữ liệu với khả năng truy cập bộ nhớ trực tiếp từ xa (RDMA) gốc. Ethernet, đặc biệt với những cải tiến từ giao thức RoCEv2 (RDMA qua Ethernet hội tụ), đã phát triển để thách thức sự thống trị của InfiniBand trong môi trường hiệu năng cao. Sự khác biệt cơ bản trong triết lý thiết kế của chúng tạo ra các đặc tính hiệu năng riêng biệt, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng và khả năng mở rộng của ứng dụng.

Khi đánh giá InfiniBand vs Ethernet cho việc triển khai quy mô cực lớn, các số liệu định lượng kể một câu chuyện hấp dẫn. Công nghệ InfiniBand HDR thế hệ hiện tại, đáng chú ý từ Mellanox (nay là NVIDIA Networking), thể hiện những lợi thế đáng kể trong các ứng dụng nhạy cảm với độ trễ. Bảng sau so sánh các chỉ số hiệu năng chính dựa trên thử nghiệm độc lập và dữ liệu triển khai siêu máy tính TOP500:

Sự dẫn đầu về công nghệ của InfiniBand trong không gian mạng HPC đã được thúc đẩy đáng kể bởi sự đổi mới của Mellanox. Cách tiếp cận đầu cuối của họ bao gồm định tuyến thích ứng, kiểm soát tắc nghẽn sắc nét và khả năng tính toán trong mạng giúp tăng tốc hơn nữa các hoạt động tập thể. Những đổi mới này, đặc biệt là Giao thức Tổng hợp và Giảm thiểu Phân cấp Khả năng mở rộng (SHARP), chứng minh cách mạng lưới thông minh có thể giảm tải các tác vụ tính toán khỏi CPU, mang lại lợi ích về hiệu năng không thể đạt được bằng các phương pháp Ethernet tiêu chuẩn.

Ethernet đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc giải quyết những hạn chế lịch sử của nó đối với HPC. Các phát triển như Kiểm soát luồng ưu tiên (PFC), Thông báo tắc nghẽn rõ ràng (ECN) và quản lý lưu lượng được cải thiện đã cải thiện khả năng phù hợp của nó với khối lượng công việc RDMA. Hỗ trợ hệ sinh thái cho Ethernet, bao gồm khả năng tương thích nhà cung cấp rộng hơn và các công cụ quản lý quen thuộc, đưa ra một trường hợp hấp dẫn cho một số triển khai nhất định, nơi hiệu năng đỉnh tuyệt đối không phải là yếu tố quyết định duy nhất.

Việc lựa chọn giữa InfiniBand và Ethernet vượt ra ngoài các số liệu hiệu năng thô. InfiniBand thường mang lại hiệu năng vượt trội cho các ứng dụng liên kết chặt chẽ như động lực học chất lỏng tính toán, mô hình hóa thời tiết và đào tạo AI, nơi các micro giây quan trọng. Ethernet cung cấp sự linh hoạt hơn cho các môi trường không đồng nhất và cơ sở hạ tầng hội tụ hỗ trợ cả khối lượng công việc HPC và doanh nghiệp. Tổng chi phí sở hữu, chuyên môn của nhân viên hiện tại và sự liên kết lộ trình dài hạn đều phải được tính đến trong quyết định cơ sở hạ tầng quan trọng này.

Cuộc tranh luận InfiniBand vs Ethernet trong mạng HPC phản ánh các yêu cầu đa dạng của khoa học tính toán hiện đại. Trong khi InfiniBand duy trì vị thế dẫn đầu về hiệu năng cho các ứng dụng siêu máy tính đòi hỏi khắt khe nhất, Ethernet tiếp tục phát triển như một giải pháp thay thế khả thi cho nhiều trường hợp sử dụng. Quyết định cuối cùng phụ thuộc vào các yêu cầu ứng dụng cụ thể, ngưỡng hiệu năng và các mục tiêu cơ sở hạ tầng chiến lược.