การเปรียบเทียบเครือข่ายซูเปอร์คอมพิวเตอร์: InfiniBand vs Ethernet

ออสติน, เท็กซัส – ภูมิทัศน์ของ เครือข่าย HPC กำลังอยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญเนื่องจากความต้องการด้านการคำนวณเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การถกเถียงระหว่างเทคโนโลยี InfiniBand และ Ethernet ยังคงทวีความรุนแรงขึ้น โดยมีผลกระทบอย่างมากต่อการวิจัย AI การจำลองทางวิทยาศาสตร์ และเวิร์กโหลดที่เน้นข้อมูล การวิเคราะห์นี้จะตรวจสอบความแตกต่างทางเทคนิคที่สำคัญในการถกเถียงเรื่อง InfiniBand vs Ethernet และผลกระทบต่อสถาปัตยกรรมซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นต่อไป

พื้นฐานของซูเปอร์คอมพิวเตอร์สมัยใหม่คือทางเลือกที่สำคัญในเทคโนโลยีการเชื่อมต่อ InfiniBand ซึ่งถือเป็นมาตรฐานทองคำมานานสำหรับ เครือข่าย HPC ใช้สถาปัตยกรรมผ้าที่ไม่สูญเสียข้อมูลพร้อมความสามารถในการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรงระยะไกล (RDMA) แบบเนทีฟ Ethernet โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยการปรับปรุงจากโปรโตคอล RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet) ได้พัฒนาขึ้นเพื่อท้าทายการครอบงำของ InfiniBand ในสภาพแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพสูง ความแตกต่างพื้นฐานในปรัชญาการออกแบบของพวกเขาทำให้เกิดลักษณะเฉพาะด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกันซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพและการปรับขนาดของแอปพลิเคชัน

เมื่อประเมิน InfiniBand vs Ethernet สำหรับการปรับใช้ในระดับสุดขีด ตัวชี้วัดเชิงปริมาณจะบอกเล่าเรื่องราวที่น่าสนใจ เทคโนโลยี InfiniBand HDR รุ่นปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจาก Mellanox (ปัจจุบันคือ NVIDIA Networking) แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญในแอปพลิเคชันที่ไวต่อความหน่วง ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักตามการทดสอบอิสระและข้อมูลการปรับใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ TOP500:

ความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยีของ InfiniBand ในพื้นที่ เครือข่าย HPC ได้รับแรงผลักดันอย่างมากจากนวัตกรรมของ Mellanox แนวทางแบบครบวงจรของพวกเขารวมถึงการกำหนดเส้นทางแบบปรับได้ การควบคุมการแออัดที่เฉียบคม และความสามารถในการคำนวณในเครือข่ายที่ช่วยเร่งการทำงานร่วมกัน นวัตกรรมเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol (SHARP) แสดงให้เห็นว่าเครือข่ายอัจฉริยะสามารถแบ่งเบาภาระงานการคำนวณจาก CPU ได้อย่างไร ซึ่งให้ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพที่ไม่สามารถทำได้ด้วยแนวทาง Ethernet มาตรฐาน

Ethernet ได้ก้าวหน้าอย่างมากในการแก้ไขข้อจำกัดในอดีตสำหรับ HPC การพัฒนาต่างๆ เช่น Priority Flow Control (PFC), Explicit Congestion Notification (ECN) และการจัดการการรับส่งข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุง ทำให้เหมาะสมสำหรับการทำงานของ RDMA การสนับสนุนระบบนิเวศสำหรับ Ethernet รวมถึงความเข้ากันได้ของผู้ขายที่กว้างขึ้นและเครื่องมือการจัดการที่คุ้นเคย นำเสนอข้อโต้แย้งที่น่าสนใจสำหรับการปรับใช้บางอย่างที่ประสิทธิภาพสูงสุดไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่ตัดสิน

ทางเลือกระหว่าง InfiniBand และ Ethernet ขยายไปไกลกว่าตัวชี้วัดประสิทธิภาพดิบ InfiniBand โดยทั่วไปให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่เชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิด เช่น พลศาสตร์ของของไหลในการคำนวณ การสร้างแบบจำลองสภาพอากาศ และการฝึกอบรม AI ซึ่งเป็นเรื่องของไมโครวินาที Ethernet มอบความยืดหยุ่นที่มากขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันและโครงสร้างพื้นฐานแบบรวมที่รองรับทั้ง HPC และเวิร์กโหลดขององค์กร ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ ความเชี่ยวชาญของพนักงานที่มีอยู่ และการจัดตำแหน่งแผนงานระยะยาว ล้วนต้องคำนึงถึงการตัดสินใจด้านโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญนี้

การถกเถียงเรื่อง InfiniBand vs Ethernet ใน เครือข่าย HPC สะท้อนให้เห็นถึงข้อกำหนดที่หลากหลายของวิทยาศาสตร์การคำนวณสมัยใหม่ ในขณะที่ InfiniBand ยังคงรักษาความเป็นผู้นำด้านประสิทธิภาพสำหรับแอปพลิเคชันซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ต้องการมากที่สุด Ethernet ยังคงพัฒนาเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานจำนวนมาก การตัดสินใจขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะ เกณฑ์ประสิทธิภาพ และเป้าหมายโครงสร้างพื้นฐานเชิงกลยุทธ์