Was ist InfiniBand und wofür wird es verwendet?

Was ist InfiniBand und wofür wird es verwendet?

 

EINFÜHRUNG :

 

InfiniBAnd (IB) ist eigentlich ein seit 1999 verwendeter Markenbegriff, früher hieß er System I/O. InfiniBand wurde überraschend geprägt, als zwei konkurrierende Designs auf dem Markt fusionierten. Dies geschah, nachdem erkannt wurde, dass dies der richtige Ansatz ist, um zukünftige Einschränkungen in der Branche zu verhindern, da die vorhandenen Designs den Anforderungen zukünftiger Server nicht mehr gerecht würden.

 

Die beiden konkurrierenden Designs waren: Future I/O – entwickelt von IBM, Compaq und Hewlett-Packard, und Next Generation I/O – entwickelt von Microsoft, Intel und Sun Microsystems. Im Vertrauen darauf, dass sowohl die Branche als auch die Endbenutzer von der Fusion profitieren werden, gründeten sie die InfiniBand Trade Association oder IBTA, die derzeit über 220 Mitglieder hat.

 

Bei Future I/O und Next Generation I/O handelt es sich um Input/Output-Architekturen, von denen erwartet wird, dass sie das traditionelle PCI- oder Peripheral Component Interconnect-System ersetzen. Warum muss der PCI-Bus ausgetauscht werden? Hauptsächlich, weil der PCI-Bus zum Engpass geworden ist, der die Leistung von Hochgeschwindigkeits-Datenservern einschränkt, da er auf nur etwa 500 Mbit/s an gemeinsam genutzten Daten beschränkt ist. PCI dominierte die Branche seit Anfang der 90er Jahre mit einem großen Upgrade in dieser Zeit: von 32 Bit/33 MHz auf 64 Bit/66 MHz. PCI-X, das die Technologie einen Schritt weiter auf 133 MHz brachte, sollte die Verwendung der PCI-Architektur in der Branche langfristig verlängern. Allerdings erfreute sich das Internet weltweit großer Beliebtheit, die Nachfrage stieg kontinuierlich an, so dass es fast überhaupt keine Ausfallzeiten gab. Der Bedarf an ständig zugänglichen, zuverlässigen, leistungsstarken und ausfallsicheren Systemen, bei denen es sich um über das Web bereitgestellte Dienste, Datenspeicherfunktionen des Internets, Anwendungen, Datenbankserver und Enterprise-Computing-Softwaresysteme usw. handelt, hat die Spielpläne der Marktteilnehmer verändert . Darüber hinaus entscheiden sich viele dafür, Speicher vom Server in isolierte Speichernetzwerke zu verlagern und Daten über fehlertolerante Speichersysteme zu verteilen, was in der Branche mittlerweile ein Trend ist. Solche Anforderungen erfordern mehr Bandbreite und das Bussystem hat ein Niveau erreicht, das die PCI-Verbindungsarchitektur nicht mehr erfüllen kann.

 

Also entwickelte IBTA das sogenannte InfiniBand. Was ist Infiniband?

 

InfiniBand ist eine Switch-basierte serielle Punkt-zu-Punkt-I/O-Verbindungsarchitektur, die für heutige Systeme entwickelt wurde und die Möglichkeit bietet, die Systemanforderungen der nächsten Generation zu skalieren. Der Betrieb basiert auf einer Vierdraht-Basisgeschwindigkeit von 2,5 Gbit/s oder 10 GB/s pro einzelner Portverbindung in jede Richtung. Es handelt sich um eine serielle Architektur mit geringer Pinzahl, die Geräte auf der Leiterplatte als Komponente-zu-Komponenten-Verbindung verbindet und „Bandwidth Out of the Box“, Chassis-zu-Chassis-Verbindungen, ermöglicht, wobei Entfernungen von bis zu 17 m über herkömmliche verdrillte Kupferkabelpaare überwunden werden können. Im Vergleich zu gewöhnlichen Glasfaserkabeln können damit Entfernungen von mehreren Kilometern und mehr überbrückt werden. Seine Architektur beschrieb ein mehrschichtiges Hardwareprotokoll; Physische, Verbindungs-, Netzwerk-, Transportschichten und eine Softwareschicht zur Verwaltung der Initialisierung und Kommunikation zwischen Geräten.

 

Verschiedene Verwendungsmöglichkeiten von InfiniBAnd

 

RAS-Anbieter (Reliability, Availability, Serviceability).

InfiniBand bietet RAS-Funktionen (Reliability, Availability, Serviceability), die in das InfiniBand integriert sind. RAS bezieht sich auf eine Struktur, die sowohl „in-the-box“ funktioniert als auch „Bandwidth Out of the Box“ ermöglicht. Aufgrund dieser RAS-Funktion wird erwartet, dass die InfiniBand-Architektur als gemeinsame I/O-Infrastruktur für die nächste Generation von Computerservern und Speichersystemen im Herzen des Internets dienen kann. Dies wird daher die Systeme und die Vernetzung der Internet-Infrastruktur grundlegend verändern.

 

Unterstützt Anwendungsdienstanbieter oder ASP

Das Internet, von der einfachen Online-Datensuchmaschine bis hin zur Unterstützung zahlreicher Anwendungen, schafft einen internationalen Markt für Medien-Streaming, Business-to-Business-Lösungen, E-Commerce und interaktive Portalseiten. Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit jeder Anwendung stellten einen enormen Druck auf die Dienstanbieter dar. Application Service Providers oder ASP sind eingetreten, eine Gruppe, die hochwertige Dienste mit der Fähigkeit anbietet, in kurzer Zeit intensiv zu messen, um das drastische Wachstum des Internets trotz möglicher Überlastung zu bewältigen, indem sie den Cluster zur Unterstützung der oben genannten Anforderungen nutzen. Ein Cluster ist eine Gruppe von Servern, die durch Lastausgleichsschalter verbunden sind und parallel arbeiten, um eine bestimmte Anwendung zu bedienen. InfiniBand vereinfacht Anwendungsclusterverbindungen durch die Verbindung oder Fusion des Netzwerks mit einer funktionsreichen verwalteten Architektur. Es bietet native Cluster-Konnektivität, Geräte können angeschlossen werden und durch das Hinzufügen von Switches zur Fabric können mehrere Pfade verwendet werden.

 

QoS oder Quality of Service

  Gleichzeitig kann InfiniBand durch integrierte QoS- oder Quality-of-Service-Mechanismen Transaktionen von hoher Wichtigkeit zwischen Geräten bereitstellen und verarbeiten und dabei den weniger wichtigen Elementen Vorrang einräumen.

 

Skalierbarkeit für IPC- oder Interprozessor-Kommunikation

Die veränderte Natur von InfiniBAnd oBietet Verbindungszuverlässigkeit für IPC- oder Interprozessor-Kommunikationssysteme, indem es mehrere Pfade zwischen Systemen ermöglicht. Die Skalierbarkeit wird durch vollständig konvertierbare Verbindungen gewährleistet, die von einer einzigen Einheit, dem Subnetzmanager, verwaltet werden. Mit der Multicast-Unterstützungsfunktion können einzelne Transaktionen an mehrere Ziele durchgeführt werden. Folglich diente InfiniBand als Rückgrat für die Fähigkeiten von IPC-Clustern, indem es mehreren Servern ermöglichte, in einer einzigen Anwendung zusammenzuarbeiten, ohne dass eine sekundäre E/A-Verbindung erforderlich war, da es Verbindungen mit höherer Bandbreite (4X/12X) bereitstellen kann.

 

Storage Area Networks (SAN) vereinfacht

Hierbei handelt es sich um Gruppen komplexer Speichersysteme, die über verwaltete Switches miteinander verbunden sind, um die Speicherung großer Datenmengen von mehreren Servern zu ermöglichen. Sie stellen zuverlässige Verbindungen zu großen Informationsdatenbanken bereit, die das Internet-Rechenzentrum benötigt. Grundsätzlich werden SANs aus Fibre-Channel-Switches, Servern und Hubs aufgebaut, die über Fibre-Channel-Host-Bus-Adapter (HBA) verbunden sind. Aber das Aufkommen von InfiniBAnd resultiert aus der Abschaffung des Fibre-Channel-Netzwerks und ermöglicht Servern die direkte Verbindung mit einem Speicherbereichsnetzwerk, wodurch der teure HBA entfällt. Mit Funktionen wie der Remote DMA(RDMA)-Unterstützung, gleichzeitiger Peer-to-Peer-Kommunikation und End-to-End-Flusskontrolle überwindet InfiniBand durch seine Fabric-Topologie die Mängel von Fibre Channel; B. die Beschränkung der Daten, auf die einzelne Server zugreifen können, was durch einen „Partitionierungsmechanismus“ oder manchmal auch als „Zoning“ oder „Fencing“ bezeichnet wird, ohne die Hilfe eines kostspieligen und komplexen HBA erfolgt.