InfiniBand es una tecnología de red de alta velocidad y de entrada/salida (E/S) desarrollada a fines de la década de 1990 como sucesora de tecnologías de interconexión anteriores, como PCI y SCSI. Fue diseñado para superar las limitaciones de estas tecnologías y proporcionar una estructura más eficiente, escalable y de baja latencia para conectar servidores, sistemas de almacenamiento y otros dispositivos informáticos en centros de datos y entornos informáticos de alto rendimiento (HPC).
InfiniBand es una arquitectura de estructura conmutada que utiliza un enlace punto a punto entre dispositivos, lo que permite un gran ancho de banda y una baja latencia. Utiliza un enfoque basado en canales para la transferencia de datos donde los datos se dividen en paquetes más pequeños llamados "paquetes de datos" y se transfieren a través de la estructura. La arquitectura también permite el procesamiento paralelo, donde se pueden transmitir múltiples paquetes de datos simultáneamente, lo que resulta en un mayor rendimiento.
InfiniBand ofrece varias ventajas sobre las tecnologías de redes tradicionales como Ethernet. Por un lado, ofrece anchos de banda significativamente más altos, con velocidades de hasta 200 Gb/s actualmente disponibles. Además, InfiniBand tiene una latencia mucho más baja que Ethernet, lo que lo hace ideal para cargas de trabajo informáticas de alto rendimiento donde los datos deben procesarse rápidamente.
Otra ventaja de InfiniBand es su escalabilidad: admite decenas de miles de nodos en una sola estructura, lo que la convierte en una opción ideal para entornos de centros de datos grandes. También ofrece alta confiabilidad y disponibilidad a través de su topología de malla redundante, lo que garantiza que la estructura permanezca en funcionamiento incluso durante problemas de conectividad.
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La arquitectura de la red InfiniBand consta de varias capas, cada una de las cuales realiza funciones específicas para garantizar una transferencia de datos eficiente a través de la estructura. Estas capas incluyen:
Capa física: esta capa maneja la conexión física entre dispositivos y asegura que los datos se transmitan y reciban correctamente.
Capa de enlace de datos: esta capa proporciona una transferencia de datos confiable mediante reconocimientos y sumas de verificación para detectar y corregir errores. También gestiona el control de flujo para garantizar que los datos se transmitan a una velocidad adecuada.
Capa de red: esta capa proporciona el enrutamiento de paquetes de datos a través de la estructura y la gestión del tráfico y el control de la congestión.
Capa de transporte: esta capa proporciona una entrega de datos confiable de extremo a extremo y garantiza que los datos se entreguen en el orden correcto.
Los conmutadores y adaptadores InfiniBand son componentes esenciales de una red InfiniBand. Los conmutadores InfiniBand se utilizan para enrutar datos entre dispositivos en la estructura y, por lo general, tienen varios puertos que permiten conectar varios dispositivos al material. Los adaptadores InfiniBand, por otro lado, se instalan en servidores o sistemas de almacenamiento para brindar conectividad a la estructura InfiniBand.
Estos conmutadores y adaptadores están diseñados específicamente para InfiniBand. Están optimizados para la transferencia de datos de baja latencia y alto ancho de banda, lo que los hace ideales para entornos de HPC y otras aplicaciones de uso intensivo de datos.
InfiniBand es una tecnología estandarizada con varias organizaciones de la industria involucradas en su desarrollo y mantenimiento. InfiniBand Trade Association (IBTA) supervisa el desarrollo de la especificación InfiniBand y garantiza que permanezca actualizada con los últimos avances tecnológicos. La IBTA también administra el programa de prueba de interoperabilidad, que verifica que los productos InfiniBand de diferentes proveedores puedan trabajar juntos en una sola estructura.
InfiniBand está disponible actualmente en varias versiones, incluidas InfiniBand Single Data Rate (SDR), Double Data Rate (DDR), Quad Data Rate (QDR) y Eight Data Rate (EDR). Cada iteración ha visto mejoras en el ancho de banda, la latencia y otras métricas de rendimiento, lo que convierte a InfiniBand en una opción cada vez más atractiva para los centros de datos y los entornos de HPC.
Ethernet es una tecnología ampliamente utilizada para redes de área local (LAN). Ethernet es un sistema de cableado y protocolos de datos que proporciona un método consistente y confiable para transmitir paquetes de datos entre dispositivos conectados. Utiliza un protocolo de capa física (PHY) y control de acceso a medios (MAC) para enviar información a través de cables ópticos o de cobre en una topología en forma de estrella. Ethernet se utiliza en casi todas las industrias, desde pequeñas aplicaciones hasta redes a gran escala.
El primer sistema Ethernet fue inventado en 1973 por Bob Metcalfe en el Centro de Investigación de Palo Alto de Xerox. El protocolo Ethernet original de Metcalfe, 10Base5, fue diseñado para una conexión de 10 Mbps a través de un cable coaxial grueso. La tecnología Ethernet ha evolucionado a lo largo de los años y actualmente existen muchas otras opciones con velocidades más altas, que incluyen Ethernet de 40 GB, 100 GB y 400 GB.
Los paquetes de Ethernet constan de un encabezado y una carga útil de datos. El título incluye las direcciones de origen y destino, mientras que la carga útil de datos lleva la información transmitida. Las direcciones MAC asignan a cada dispositivo conectado a una red un identificador único, que luego se utiliza para establecer una conexión.
La tecnología Ethernet brinda muchos beneficios sobre otras tecnologías de red, que incluyen:
Rentable: Ethernet permite la implementación y el mantenimiento de redes a bajo costo.
Escalabilidad: los sistemas Ethernet son escalables y se pueden actualizar fácilmente a medida que aumenta la necesidad de ancho de banda.
Confiabilidad: Ethernet ha demostrado ser altamente confiable, con un tiempo de actividad muy alto y tasas de error bajas.
Seguridad: las redes basadas en Ethernet brindan mayor protección que otras tecnologías de red debido a varias funciones de seguridad.
Compatibilidad: la tecnología Ethernet es compatible con varios dispositivos, lo que la convierte en una solución ideal para redes compartidas.
Las redes Ethernet están diseñadas en torno a una arquitectura de concentrador y radios que utiliza conmutadores, enrutadores y asientos para conectar dispositivos en una topología en forma de estrella. La arquitectura Ethernet garantiza que los paquetes de datos se transmitan y reciban con precisión entre los dispositivos conectados.
Los conmutadores y adaptadores Ethernet son vitales en la arquitectura de red Ethernet, ya que proporcionan conectividad entre dispositivos. Los conmutadores Ethernet conectan varios dispositivos para formar una red. Reducen las colisiones de datos y ayudan a prevenir la congestión de la red. Los adaptadores Ethernet (también llamados tarjetas de interfaz de red o NIC) son dispositivos que se utilizan para conectar computadoras y otros dispositivos a una red Ethernet. Traducen la señal digital en una señal eléctrica que se puede transmitir a través de la web.
El protocolo Ethernet son las reglas y procedimientos que rigen la comunicación a través de redes Ethernet. La comunicación Ethernet se basa en los estándares de red Ethernet 802.3 del IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos). El IEEE proporciona un marco para desarrollar especificaciones para el protocolo Ethernet y el hardware de interfaz. El resultado de los estándares Ethernet garantiza que los equipos y dispositivos de red de diferentes fabricantes puedan comunicarse.
El último desarrollo en tecnología Ethernet se conoce como 25 Gigabit Ethernet (25GbE). Esta tecnología utiliza una única conexión para transferir datos a 25 gigabits por segundo (Gbps). Está diseñado para admitir entornos de centros de datos de próxima generación con demandas de ancho de banda cada vez mayores.
La tecnología Ethernet ha evolucionado enormemente desde sus inicios, desde Ethernet de 10 Mbps a principios de la década de 1980 hasta Ethernet de 400 GB, la última iteración. Con su arquitectura robusta y escalable, Ethernet es la columna vertebral de la mayoría de las redes, lo que permite una comunicación rápida, confiable y económica.
InfiniBand y Ethernet son dos tecnologías de redes avanzadas ampliamente utilizadas en la industria informática. InfiniBand es una tecnología de interconexión de alta velocidad y baja latencia para clústeres de servidores, centros de datos y entornos informáticos de alto rendimiento. Por otro lado, Ethernet es un protocolo de red ampliamente utilizado que admite muchas aplicaciones, incluidas redes domésticas y de oficina, almacenamiento en red y redes de centros de datos.
Al comparar InfiniBand y Ethernet, la latencia es una de las diferencias más significativas entre las dos tecnologías. La latencia se refiere al tiempo que los datos viajan desde un emisor a un receptor dentro de una red. InfiniBand tiene la latencia más baja de todas las tecnologías de interconexión disponibles, con latencias de ida y vuelta que van de dos a diez microsegundos. Ethernet tiene una latencia más alta, con latencias de ida y vuelta que van desde 20 a 200 microsegundos.
InfiniBand también tiene una ventaja de rendimiento significativa sobre Ethernet. InfiniBand puede ofrecer velocidades de transferencia de datos más altas de hasta 200 Gb/s, mientras que la velocidad de Ethernet Ethernet más rápida disponible actualmente es de 100 Gb/s. Además, InfiniBand es compatible con Remote Direct Memory Access (RDMA), que permite que los datos se transfieran directamente entre la memoria de los servidores sin involucrar a la CPU. Esto elimina la necesidad de procesamiento de protocolos de red y conduce a un mayor rendimiento. Ethernet no es compatible con RDMA y depende de la participación de la CPU en las transferencias de datos, lo que conduce a niveles de rendimiento más bajos.
La escalabilidad es otro factor crucial al comparar InfiniBand y Ethernet. InfiniBand es altamente escalable, lo que lo convierte en una opción ideal para grandes clústeres de servidores y aplicaciones informáticas de alto rendimiento. La escalabilidad de InfiniBand se logra utilizando una arquitectura de estructura basada en conmutadores que puede admitir millones de nodos, lo que le permite escalar sin problemas a medida que crece la red. Por otro lado, Ethernet tiene limitaciones de escalabilidad inherentes debido a su naturaleza de medio compartido. Como resultado, Ethernet es más adecuado para redes más pequeñas y su rendimiento puede degradarse a medida que crece la web.
InfiniBand y Ethernet se utilizan en varias aplicaciones, según sus ventajas únicas. InfiniBand es ideal para aplicaciones de centro de datos y computación de alto rendimiento que requieren baja latencia y conectividad de alto ancho de banda, como simulaciones científicas, secuenciación del genoma y análisis financiero. Ethernet se usa comúnmente en redes domésticas y de oficina, sistemas de almacenamiento en red y conexiones a Internet. Ethernet también es adecuado para aplicaciones de centros de datos a pequeña escala que no requieren conectividad de alto rendimiento.
En los últimos años, la tendencia en la industria de servidores ha sido hacia el uso de Ethernet, que se ha adoptado más ampliamente y ha demostrado ser confiable en varias aplicaciones. Por el contrario, InfiniBand se usa principalmente en aplicaciones especializadas que requieren alto rendimiento y baja latencia. Sin embargo, InfiniBand está experimentando un interés renovado debido a la aparición de nuevas aplicaciones AI/ML y la demanda de computación de mayor rendimiento. Es probable que el futuro de InfiniBand y Ethernet se vea influido por estas y otras aplicaciones emergentes, así como por el desarrollo de nuevas tecnologías, como el uso de la tecnología Light Peak, que puede proporcionar a Ethernet mayores niveles de ancho de banda de hasta 800 Gb/ s.
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La inteligencia artificial (IA) se ha convertido en los últimos años en un aspecto cada vez más importante de las redes de centros de datos. Si bien Ethernet ha sido durante mucho tiempo el estándar para las redes en los centros de datos, InfiniBand se ha convertido en una alternativa poderosa y particularmente adecuada para las cargas de trabajo de IA y computación de alto rendimiento (HPC).
InfiniBand es una tecnología de red de alta velocidad que se diseñó inicialmente para clústeres de HPC. Se ha vuelto cada vez más popular en los últimos años para las cargas de trabajo de IA debido a sus capacidades de baja latencia y alto ancho de banda. InfiniBand es particularmente adecuado para la computación paralela, un componente esencial de las cargas de trabajo de HPC e IA.
Ethernet es la tecnología de red tradicional utilizada en los centros de datos. Es una tecnología de bajo costo y alto ancho de banda ampliamente implementada en entornos empresariales. Ethernet funciona a una velocidad más lenta que InfiniBand, pero aun así puede manejar la mayoría de las cargas de trabajo del centro de datos.
La arquitectura de red del centro de datos generalmente consta de una capa de núcleo, distribución y acceso. La capa central proporciona conectividad de alta velocidad para todos los dispositivos del centro de datos, mientras que la capa de distribución proporciona conectividad entre las capas central y de acceso. La capa de acceso es donde los dispositivos del usuario final se conectan a la red. Ethernet se usa ampliamente en todas las capas de la arquitectura de red del centro de datos.
Cuando se trata de cargas de trabajo de HPC, InfiniBand tiene varias ventajas sobre Ethernet. En primer lugar, InfiniBand ofrece una latencia mucho más baja que Ethernet. Esto es fundamental para las cargas de trabajo de HPC que requieren una comunicación rápida entre nodos. InfiniBand también proporciona un mayor ancho de banda que Ethernet, lo que lo hace ideal para aplicaciones de HPC que requieren que se transfieran grandes cantidades de datos entre nodos.
Las cargas de trabajo de IA dependen de recursos informáticos de alto rendimiento para procesar grandes cantidades de datos de forma rápida y precisa. InfiniBand es particularmente adecuado para cargas de trabajo de IA debido a su baja latencia y capacidades de alto ancho de banda. Permite la transferencia rápida de grandes cantidades de datos entre nodos en un clúster, lo cual es esencial para los modelos de IA que requieren computación distribuida.
InfiniBand HDR (High Data Rate) es la última versión de la tecnología InfiniBand, que ofrece velocidades mucho más rápidas que su predecesor. HDR ofrece una velocidad de hasta 200 Gbps por puerto, lo que lo convierte en una opción ideal para las cargas de trabajo de IA que requieren un alto ancho de banda y una baja latencia. 200G InfiniBand es una nueva tecnología que se basa en las capacidades de HDR y ofrece velocidades aún más altas y latencias más bajas para cargas de trabajo de IA y HPC.
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Los protocolos y adaptadores de red permiten una comunicación y una transferencia de datos efectivas a través de redes complejas. En el caso de InfiniBand, los adaptadores de red se encargan de proporcionar conexiones de alta velocidad entre el servidor y el tejido de la red. La arquitectura InfiniBand admite una variedad de tecnologías de adaptadores, incluidos adaptadores de canal de host (HCA), adaptadores de canal de destino (TCA) y adaptadores de canal de conmutación (SCA). Cada uno de estos tipos de adaptadores desempeña un papel único al facilitar la comunicación y la transferencia de datos entre diferentes componentes dentro de la red.
De manera similar, en Ethernet, los adaptadores de red funcionan como la interfaz entre la red y el sistema informático. Los adaptadores Ethernet, conocidos como tarjetas de interfaz de red (NIC), brindan conectividad entre el servidor y la infraestructura de la red al mismo tiempo que admiten transferencias de datos de alta velocidad. Los adaptadores Ethernet vienen en varias formas, incluidas las basadas en cobre, basadas en fibra e inalámbricas, y brindan múltiples opciones de ancho de banda.
InfiniBand y Ethernet utilizan protocolos de red para satisfacer los requisitos únicos de sus aplicaciones. InfiniBand utiliza un protocolo de baja latencia y alta velocidad denominado arquitectura InfiniBand (IBA). El IBA está diseñado para transmitir de manera eficiente datos masivos, lo que lo convierte en una opción ideal para entornos de HPC que requieren comunicación de alta velocidad y baja latencia.
Por otro lado, Ethernet emplea el conjunto de Protocolo de control de transmisión (TCP)/Protocolo de Internet (IP) para proporcionar conectividad de red y transferencia de datos. TCP/IP es un protocolo ampliamente adoptado compatible con varios entornos de aplicación. Ethernet también admite protocolos como el Protocolo de datagramas de usuario (UDP) y el Protocolo de seguridad de Internet (IPSec).
Los conmutadores Ethernet y los conmutadores InfiniBand son dispositivos de red que permiten la comunicación entre recursos informáticos, sistemas de almacenamiento y otros componentes de red. Sin embargo, aunque ambos conmutadores realizan la misma tarea fundamental, sus arquitecturas y funcionalidades subyacentes difieren significativamente.
Los conmutadores Ethernet están diseñados para brindar conectividad a dispositivos y servidores de usuarios finales, lo que los hace ideales para redes de nivel empresarial. Los conmutadores Ethernet funcionan en la capa de red del modelo OSI, lo que significa que utilizan protocolos basados en IP para establecer la comunicación entre los dispositivos de red.
Por el contrario, los conmutadores InfiniBand están diseñados para proporcionar conectividad de alto rendimiento y baja latencia entre clústeres de HPC, lo que los hace ideales para centros de datos y entornos de supercomputación. Los conmutadores InfiniBand funcionan en la capa de enlace de datos del modelo OSI, lo que significa que utilizan un protocolo de nivel más bajo que los conmutadores Ethernet. Esto les permite proporcionar velocidades de transmisión más rápidas y latencias más bajas que los conmutadores Ethernet.
InfiniBand admite una variedad de tecnologías de adaptadores de red, cada una de las cuales tiene una función única a la hora de respaldar una comunicación rápida y eficiente entre los componentes de la red. Los adaptadores de canal de host (HCA) conectan servidores a la red InfiniBand a través de PCIe interfaces. Los adaptadores de canal de destino (TCA) brindan conectividad a dispositivos de almacenamiento, mientras que los adaptadores de canal de conmutación (SCA) conectan conmutadores y enrutadores a la red.
InfiniBand también es compatible con Remote Direct Memory Access (RDMA), una tecnología que permite que las aplicaciones de red accedan a datos en dispositivos de almacenamiento remoto sin pasar por la pila de protocolos del sistema operativo. RDMA facilita una transferencia de datos más rápida y reduce la sobrecarga de la CPU, lo que lo convierte en un componente integral de la arquitectura de alto rendimiento de InfiniBand.
Los beneficios de InfiniBand y Ethernet como tecnologías de interconexión dependen en gran medida del entorno de aplicación en el que se utilizan. La arquitectura de baja latencia y alta velocidad de InfiniBand es ideal para aplicaciones de centro de datos y HPC que requieren una comunicación rápida y eficiente entre muchos elementos informáticos.
Por el contrario, la naturaleza omnipresente de Ethernet la convierte en la opción preferida para la mayoría de los entornos de red de nivel empresarial. La flexibilidad y escalabilidad de Ethernet la convierten en una opción ideal para aplicaciones basadas en la nube e infraestructuras de centros de datos que equilibran una variedad de cargas de trabajo.
A medida que aumenta la demanda de transmisión de datos de alta velocidad, los avances en la tecnología de interconexión de redes se vuelven cada vez más necesarios. La aparición de nuevos protocolos, como 400 Gigabit Ethernet (GbE) de Ethernet, proporciona rendimientos más altos que nunca, lo que da como resultado mejoras masivas en la eficiencia del centro de datos y la potencia de procesamiento.
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R: InfiniBand y Ethernet son tecnologías de red pero tienen algunas diferencias clave. Si bien Ethernet es un estándar de red ampliamente utilizado que existe desde hace mucho tiempo, InfiniBand es una tecnología de red de alta velocidad diseñada específicamente para proporcionar comunicación de baja latencia y alto ancho de banda.
R: InfiniBand puede ofrecer velocidades significativamente más altas en comparación con Ethernet tradicional. Mientras que Ethernet normalmente funciona a velocidades de 1 Gbps, 10 Gbps o 100 Gbps, InfiniBand puede proporcionar velocidades de hasta 200 Gbps o incluso superiores.
R: InfiniBand tiene varias ventajas sobre Ethernet. Ofrece menor latencia, mayor ancho de banda y mejor escalabilidad, lo que lo hace adecuado para entornos informáticos de alto rendimiento. InfiniBand también es compatible con el acceso directo a memoria remota (RDMA), lo que permite transferir datos entre sistemas sin involucrar a la CPU.
R: Sí, InfiniBand es un estándar abierto. Es desarrollado y mantenido por InfiniBand Trade Association (IBTA), que comprende empresas de la industria de la tecnología.
R: Sí, InfiniBand y Ethernet pueden coexistir en la misma red. Muchos centros de datos modernos utilizan ambas tecnologías para optimizar el rendimiento y satisfacer diferentes necesidades de red.
R: Sí, existen diferentes tipos de Ethernet, como 10BASE-T, 100BASE-TX y 1000BASE-T. Estos se refieren a diferentes versiones y velocidades de la tecnología Ethernet.
R: InfiniBand HDR (High Data Rate) es la última versión del estándar InfiniBand. Ofrece velocidades aún más altas y un rendimiento mejorado en comparación con las generaciones anteriores.
R: InfiniBand está basado en un conmutador y utiliza un mecanismo de manejo de paquetes diferente al de Ethernet. InfiniBand utiliza el acceso directo a memoria remota (RDMA) para transferir datos directamente entre sistemas, mientras que Ethernet se basa en el enfoque tradicional de conmutación de paquetes.
R: Muchos dispositivos inteligentes dependen de Ethernet para la interconexión y la comunicación. Ethernet es una tecnología de red ampliamente utilizada y bien establecida que admite diversos instrumentos y aplicaciones.
R: InfiniBand proporciona un gran ancho de banda y una baja latencia, lo que puede contribuir a mejorar la confiabilidad de la red. Con sus velocidades rápidas y funciones avanzadas como RDMA, InfiniBand puede ayudar a reducir la congestión de la red y mejorar el rendimiento general del sistema.
