InfiniBand est une technologie de mise en réseau et d'entrée/sortie (E/S) à haut débit développée à la fin des années 1990 pour succéder aux technologies d'interconnexion précédentes telles que PCI et SCSI. Il a été conçu pour surmonter les limites de ces technologies et fournir une structure plus efficace, évolutive et à faible latence pour connecter des serveurs, des systèmes de stockage et d'autres périphériques informatiques dans les centres de données et les environnements de calcul haute performance (HPC).
InfiniBand est une architecture de structure commutée qui utilise une liaison point à point entre les appareils, permettant une bande passante élevée et une faible latence. Il utilise une approche basée sur les canaux pour le transfert de données, dans laquelle les données sont décomposées en paquets plus petits appelés « paquets de données » et transférés sur la structure. L'architecture permet également un traitement parallèle, où plusieurs paquets de données peuvent être transmis simultanément, ce qui se traduit par de meilleures performances.
InfiniBand offre plusieurs avantages par rapport aux technologies de mise en réseau traditionnelles telles qu'Ethernet. D'une part, il offre des bandes passantes nettement plus élevées, avec des vitesses allant jusqu'à 200 Gb/s actuellement disponibles. De plus, InfiniBand a une latence beaucoup plus faible qu'Ethernet, ce qui le rend idéal pour les charges de travail informatiques hautes performances où les données doivent être traitées rapidement.
Un autre avantage d'InfiniBand est son évolutivité - il prend en charge des dizaines de milliers de nœuds dans une seule structure - ce qui en fait un choix idéal pour les grands environnements de centres de données. Il offre également une fiabilité et une disponibilité élevées grâce à sa topologie maillée redondante, qui garantit que la structure reste opérationnelle même en cas de problèmes de connectivité.
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L'architecture du réseau InfiniBand se compose de plusieurs couches, chacune exécutant des fonctions spécifiques pour assurer un transfert de données efficace à travers la structure. Ces couches comprennent :
Couche physique : cette couche gère la connexion physique entre les appareils et garantit que les données sont transmises et reçues correctement.
Couche de liaison de données : cette couche fournit un transfert de données fiable à l'aide d'accusés de réception et de sommes de contrôle pour détecter et corriger les erreurs. Il gère également le contrôle de flux pour s'assurer que les données sont transmises à un débit approprié.
Couche réseau : cette couche assure le routage des paquets de données à travers la structure et la gestion du trafic et du contrôle de la congestion.
Couche de transport : cette couche fournit une livraison fiable des données de bout en bout et garantit que les données sont livrées dans le bon ordre.
Les commutateurs et les adaptateurs InfiniBand sont des composants essentiels d'un réseau InfiniBand. Les commutateurs InfiniBand sont utilisés pour acheminer les données entre les appareils dans la structure, et ils ont généralement plusieurs ports qui permettent de connecter plusieurs appareils au matériel. Les adaptateurs InfiniBand, quant à eux, sont installés dans des serveurs ou des systèmes de stockage pour fournir une connectivité à la structure InfiniBand.
Ces commutateurs et adaptateurs sont conçus spécifiquement pour InfiniBand. Ils sont optimisés pour le transfert de données à faible latence et à large bande passante, ce qui les rend parfaitement adaptés aux environnements HPC et à d'autres applications gourmandes en données.
InfiniBand est une technologie standardisée avec plusieurs organisations industrielles impliquées dans son développement et sa maintenance. L'association commerciale InfiniBand (IBTA) supervise le développement de la spécification InfiniBand et veille à ce qu'elle reste à jour avec les dernières avancées technologiques. L'IBTA gère également le programme de test d'interopérabilité, qui vérifie que les produits InfiniBand de différents fournisseurs peuvent fonctionner ensemble dans une seule structure.
InfiniBand est actuellement disponible en plusieurs versions, notamment InfiniBand Single Data Rate (SDR), Double Data Rate (DDR), Quad Data Rate (QDR) et Eight Data Rate (EDR). Chaque itération a vu des améliorations de la bande passante, de la latence et d'autres mesures de performance, faisant d'InfiniBand une option de plus en plus attrayante pour les centres de données et les environnements HPC.
Ethernet est une technologie largement utilisée pour les réseaux locaux (LAN). Ethernet est un système de câblage et de protocoles de données qui fournit une méthode cohérente et fiable pour transmettre des paquets de données entre des appareils connectés. Il utilise un protocole de couche physique (PHY) et de contrôle d'accès au support (MAC) pour envoyer des informations via des câbles en cuivre ou optiques dans une topologie en forme d'étoile. Ethernet est utilisé dans presque toutes les industries, des petites applications aux réseaux à grande échelle.
Le premier système Ethernet a été inventé en 1973 par Bob Metcalfe au Palo Alto Research Center de Xerox. Le protocole Ethernet original de Metcalfe, 10Base5, a été conçu pour une connexion de 10 Mbps sur un câble coaxial épais. La technologie Ethernet a évolué au fil des ans et il existe actuellement de nombreuses autres options avec des vitesses plus élevées, notamment Ethernet 40 Go, 100 Go et 400 Go.
Les paquets Ethernet se composent d'un en-tête et d'une charge utile de données. Le titre comprend les adresses source et de destination, tandis que la charge utile de données transporte les informations transmises. Les adresses MAC attribuent à chaque appareil connecté à un réseau un identifiant unique, qui est ensuite utilisé pour établir une connexion.
La technologie Ethernet offre de nombreux avantages par rapport aux autres technologies de réseau, notamment :
Rentable : Ethernet permet une mise en œuvre et une maintenance des réseaux à faible coût.
Évolutivité : les systèmes Ethernet sont évolutifs et peuvent être facilement mis à niveau à mesure que le besoin de bande passante augmente.
Fiabilité : Ethernet s'est avéré très fiable, avec une disponibilité très élevée et un faible taux d'erreur.
Sécurité : les réseaux basés sur Ethernet offrent une meilleure protection que les autres technologies de mise en réseau en raison de diverses fonctions de sécurité.
Compatibilité : La technologie Ethernet est compatible avec divers appareils, ce qui en fait une solution idéale pour les réseaux partagés.
Les réseaux Ethernet sont conçus autour d'une architecture en étoile qui utilise des commutateurs, des routeurs et des sièges pour connecter des appareils dans une topologie en étoile. L'architecture Ethernet garantit que les paquets de données sont transmis et reçus avec précision entre les appareils connectés.
Les commutateurs et les adaptateurs Ethernet sont essentiels dans l'architecture de réseau Ethernet, assurant la connectivité entre les appareils. Les commutateurs Ethernet connectent plusieurs appareils pour former un réseau. Ils réduisent les collisions de données et aident à prévenir la congestion du réseau. Les adaptateurs Ethernet (également appelés cartes d'interface réseau ou NIC) sont des périphériques utilisés pour connecter des ordinateurs et d'autres périphériques à un réseau Ethernet. Ils traduisent le signal numérique en un signal électrique qui peut être transmis sur le Web.
Le protocole Ethernet correspond aux règles et procédures régissant la communication sur les réseaux Ethernet. La communication Ethernet est basée sur les normes de réseau Ethernet IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3. L'IEEE fournit un cadre pour développer des spécifications pour le protocole Ethernet et le matériel d'interface. Le résultat des normes Ethernet garantit que les équipements de mise en réseau et les appareils de différents fabricants peuvent communiquer.
Le dernier développement de la technologie Ethernet est connu sous le nom de 25 Gigabit Ethernet (25GbE). Cette technologie utilise une seule connexion pour transférer des données à 25 gigabits par seconde (Gbps). Il est conçu pour prendre en charge les environnements de centres de données de nouvelle génération avec des demandes de bande passante sans cesse croissantes.
La technologie Ethernet a énormément évolué depuis sa création, passant d'Ethernet 10 Mbps au début des années 1980 à Ethernet 400 Go, la dernière itération. Avec son architecture robuste et évolutive, Ethernet est l'épine dorsale de la plupart des réseaux, permettant une communication rapide, fiable et économique.
InfiniBand et Ethernet sont deux technologies de mise en réseau avancées largement utilisées dans l'industrie informatique. InfiniBand est une technologie d'interconnexion à haut débit et à faible latence pour les clusters de serveurs, les centres de données et les environnements informatiques hautes performances. D'autre part, Ethernet est un protocole réseau largement utilisé qui prend en charge de nombreuses applications, notamment les réseaux domestiques et de bureau, le stockage réseau et les réseaux de centres de données.
Lorsque l'on compare InfiniBand et Ethernet, la latence est l'une des différences les plus importantes entre les deux technologies. La latence fait référence au temps pendant lequel les données transitent d'un expéditeur à un destinataire au sein d'un réseau. InfiniBand a la latence la plus faible de toutes les technologies d'interconnexion disponibles, avec des latences aller-retour allant de deux à dix microsecondes. Ethernet a une latence plus élevée, avec des latences aller-retour allant de 20 à 200 microsecondes.
InfiniBand présente également un avantage significatif en termes de performances par rapport à Ethernet. InfiniBand peut fournir des taux de transfert de données plus élevés allant jusqu'à 200 Gb/s, tandis que la vitesse Ethernet Ethernet la plus rapide actuellement disponible est de 100 Gb/s. De plus, InfiniBand prend en charge l'accès direct à la mémoire à distance (RDMA), qui permet aux données d'être transférées directement entre la mémoire des serveurs sans impliquer le processeur. Cela élimine le besoin de traitement de protocole réseau et conduit à de meilleures performances. Ethernet ne prend pas en charge RDMA et repose sur l'implication du processeur dans les transferts de données, ce qui entraîne des niveaux de performances inférieurs.
L'évolutivité est un autre facteur crucial pour comparer InfiniBand et Ethernet. InfiniBand est hautement évolutif, ce qui en fait un choix idéal pour les grands clusters de serveurs et les applications informatiques hautes performances. L'évolutivité d'InfiniBand est obtenue à l'aide d'une architecture de matrice basée sur des commutateurs qui peut prendre en charge des millions de nœuds, ce qui lui permet d'évoluer de manière transparente à mesure que le réseau se développe. D'un autre côté, Ethernet a des limites d'évolutivité inhérentes en raison de sa nature de support partagé. Par conséquent, Ethernet convient mieux aux petits réseaux et ses performances peuvent se dégrader à mesure que le Web se développe.
InfiniBand et Ethernet sont utilisés dans diverses applications, en fonction de leurs avantages uniques. InfiniBand est idéal pour les applications informatiques et de centre de données hautes performances qui nécessitent une faible latence et une connectivité à large bande passante, telles que les simulations scientifiques, le séquençage du génome et l'analyse financière. Ethernet est couramment utilisé dans les réseaux de bureau et domestiques, les systèmes de stockage en réseau et les connexions Internet. Ethernet est également bien adapté aux applications de centre de données à petite échelle qui ne nécessitent pas une connectivité haute performance.
Ces dernières années, la tendance dans l'industrie des serveurs a été d'utiliser Ethernet, qui est plus largement adopté et dont la fiabilité a été prouvée dans diverses applications. En revanche, InfiniBand est principalement utilisé dans des applications spécialisées nécessitant des performances élevées et une faible latence. Cependant, InfiniBand connaît un regain d'intérêt en raison de l'émergence de nouvelles applications AI/ML et de la demande de calcul plus performant. L'avenir d'InfiniBand et d'Ethernet sera probablement influencé par ces applications et d'autres applications émergentes, ainsi que par le développement de nouvelles technologies, telles que l'utilisation de la technologie Light Peak, qui peut fournir à Ethernet des niveaux de bande passante accrus allant jusqu'à 800 Gb/ s.
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L'intelligence artificielle (IA) est devenue un aspect de plus en plus important de la mise en réseau des centres de données ces dernières années. Alors qu'Ethernet est depuis longtemps la norme pour la mise en réseau dans les centres de données, InfiniBand est devenu une alternative puissante et particulièrement bien adaptée aux charges de travail de calcul haute performance (HPC) et d'IA.
InfiniBand est une technologie de mise en réseau à haut débit initialement conçue pour les clusters HPC. Il est devenu de plus en plus populaire ces dernières années pour les charges de travail d'IA en raison de ses capacités à faible latence et à bande passante élevée. InfiniBand est particulièrement bien adapté au calcul parallèle, un composant essentiel des charges de travail HPC et AI.
Ethernet est la technologie de mise en réseau traditionnelle utilisée dans les centres de données. Il s'agit d'une technologie à faible coût et à large bande passante largement déployée dans les environnements d'entreprise. Ethernet fonctionne à une vitesse plus lente qu'InfiniBand, mais il peut toujours gérer la plupart des charges de travail du centre de données.
L'architecture réseau du centre de données se compose généralement d'un cœur, d'une distribution et d'une couche d'accès. La couche centrale fournit une connectivité haut débit pour tous les appareils du centre de données, tandis que la couche de distribution assure la connectivité entre les couches centrale et d'accès. La couche d'accès est l'endroit où les appareils des utilisateurs finaux se connectent au réseau. Ethernet est largement utilisé à toutes les couches de l'architecture réseau du centre de données.
En ce qui concerne les charges de travail HPC, InfiniBand présente plusieurs avantages par rapport à Ethernet. Tout d'abord, InfiniBand offre une latence beaucoup plus faible qu'Ethernet. Ceci est essentiel pour les charges de travail HPC qui nécessitent une communication rapide entre les nœuds. InfiniBand fournit également une bande passante plus élevée qu'Ethernet, ce qui le rend bien adapté aux applications HPC qui nécessitent le transfert de grandes quantités de données entre les nœuds.
Les charges de travail d'IA dépendent de ressources informatiques hautes performances pour traiter rapidement et avec précision de grandes quantités de données. InfiniBand est particulièrement bien adapté aux charges de travail d'IA en raison de sa faible latence et de ses capacités de bande passante élevée. Il permet le transfert rapide de grandes quantités de données entre les nœuds d'un cluster, ce qui est essentiel pour les modèles d'IA qui nécessitent un calcul distribué.
InfiniBand HDR (High Data Rate) est la dernière version de la technologie InfiniBand, offrant des vitesses beaucoup plus rapides que son prédécesseur. Le HDR offre jusqu'à 200 Gbit/s par vitesse de port, ce qui en fait un choix idéal pour les charges de travail d'IA nécessitant une bande passante élevée et une faible latence. 200G InfiniBand est une nouvelle technologie qui s'appuie sur les capacités du HDR, offrant des vitesses encore plus élevées et des latences plus faibles pour les charges de travail AI et HPC.
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Les protocoles et adaptateurs réseau permettent une communication et un transfert de données efficaces sur des réseaux complexes. Dans le cas d'InfiniBand, les adaptateurs réseau sont chargés de fournir des connexions à haut débit entre le serveur et la structure du réseau. L'architecture InfiniBand prend en charge une gamme de technologies d'adaptateur, y compris les adaptateurs de canal hôte (HCA), les adaptateurs de canal cible (TCA) et les adaptateurs de canal de commutation (SCA). Chacun de ces types d'adaptateurs joue un rôle unique en facilitant la communication et le transfert de données entre les différents composants du réseau.
De même, dans Ethernet, les adaptateurs réseau fonctionnent comme l'interface entre le réseau et le système informatique. Les adaptateurs Ethernet, connus sous le nom de cartes d'interface réseau (NIC), assurent la connectivité entre le serveur et l'infrastructure réseau tout en prenant en charge les transferts de données à haut débit. Les adaptateurs Ethernet se présentent sous différentes formes, y compris les adaptateurs cuivre, fibre et sans fil, et offrent plusieurs options de bande passante.
InfiniBand et Ethernet utilisent des protocoles réseau pour répondre à leurs besoins d'application uniques. InfiniBand utilise un protocole à faible latence et haute vitesse appelé l'architecture InfiniBand (IBA). L'IBA est destiné à transmettre efficacement des données en masse, ce qui en fait un choix idéal pour les environnements HPC nécessitant une communication à haut débit et à faible latence.
D'autre part, Ethernet utilise la suite TCP (Transmission Control Protocol)/Internet Protocol (IP) pour assurer la connectivité réseau et le transfert de données. TCP/IP est un protocole largement adopté compatible avec divers environnements d'application. Ethernet prend également en charge des protocoles tels que User Datagram Protocol (UDP) et Internet Protocol Security (IPSec).
Les commutateurs Ethernet et les commutateurs InfiniBand sont des périphériques réseau qui permettent la communication entre les ressources informatiques, les systèmes de stockage et d'autres composants du réseau. Cependant, alors que les deux commutateurs effectuent la même tâche fondamentale, leurs architectures et fonctionnalités sous-jacentes diffèrent considérablement.
Les commutateurs Ethernet sont conçus pour fournir une connectivité aux périphériques et serveurs des utilisateurs finaux, ce qui les rend idéaux pour la mise en réseau au niveau de l'entreprise. Les commutateurs Ethernet fonctionnent au niveau de la couche réseau du modèle OSI, ce qui signifie qu'ils utilisent des protocoles basés sur IP pour établir la communication entre les périphériques réseau.
En revanche, les commutateurs InfiniBand sont conçus pour fournir une connectivité hautes performances et à faible latence entre les clusters HPC, ce qui les rend idéaux pour les centres de données et les environnements de supercalcul. Les commutateurs InfiniBand fonctionnent au niveau de la couche liaison de données du modèle OSI, ce qui signifie qu'ils utilisent un protocole de niveau inférieur à celui des commutateurs Ethernet. Cela leur permet de fournir des vitesses de transmission plus rapides et des latences plus faibles que les commutateurs Ethernet.
InfiniBand prend en charge une gamme de technologies d'adaptateur réseau, chacune d'entre elles jouant un rôle unique dans la prise en charge d'une communication rapide et efficace entre les composants du réseau. Les adaptateurs de canal hôte (HCA) connectent les serveurs au réseau InfiniBand via PCIe interfaces. Les adaptateurs de canal cible (TCA) assurent la connectivité aux périphériques de stockage, tandis que les adaptateurs de canal de commutation (SCA) connectent les commutateurs et les routeurs au réseau.
InfiniBand prend également en charge l'accès direct à la mémoire à distance (RDMA), une technologie qui permet aux applications réseau d'accéder aux données des périphériques de stockage distants sans passer par la pile de protocoles du système d'exploitation. RDMA facilite un transfert de données plus rapide et réduit la surcharge du processeur, ce qui en fait un composant intégral de l'architecture hautes performances d'InfiniBand.
Les avantages d'InfiniBand et d'Ethernet en tant que technologies d'interconnexion dépendent fortement de l'environnement d'application dans lequel ils sont utilisés. L'architecture à faible latence et haute vitesse d'InfiniBand est idéale pour les centres de données et les applications HPC qui nécessitent une communication rapide et efficace entre de nombreux éléments informatiques.
En revanche, la nature omniprésente d'Ethernet en fait le choix préféré pour la plupart des environnements de réseau au niveau de l'entreprise. La flexibilité et l'évolutivité d'Ethernet en font un choix idéal pour les applications basées sur le cloud et les infrastructures de centres de données qui équilibrent une gamme de charges de travail.
Alors que la demande de transmission de données à haut débit continue d'augmenter, les progrès de la technologie d'interconnexion de réseau deviennent de plus en plus nécessaires. L'émergence de nouveaux protocoles, tels que l'Ethernet 400 Gigabit Ethernet (GbE), offre des débits plus élevés que jamais, ce qui se traduit par des améliorations massives de l'efficacité et de la puissance de traitement des centres de données.
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R : InfiniBand et Ethernet sont des technologies de réseau mais présentent quelques différences essentielles. Alors qu'Ethernet est une norme de réseau largement utilisée qui existe depuis longtemps, InfiniBand est une technologie de réseau à haut débit spécialement conçue pour fournir une communication à faible latence et à large bande passante.
R : InfiniBand peut offrir des vitesses nettement supérieures à celles de l'Ethernet traditionnel. Alors qu'Ethernet fonctionne généralement à des vitesses de 1 Gbit/s, 10 Gbit/s ou 100 Gbit/s, InfiniBand peut fournir jusqu'à 200 Gbit/s ou même des débits supérieurs.
R : InfiniBand présente plusieurs avantages par rapport à Ethernet. Il offre une latence plus faible, une bande passante plus élevée et une meilleure évolutivité, ce qui le rend adapté aux environnements informatiques hautes performances. InfiniBand prend également en charge l'accès direct à la mémoire à distance (RDMA), permettant aux données d'être transférées entre les systèmes sans impliquer le processeur.
R : Oui, InfiniBand est une norme ouverte. Il est développé et maintenu par l'InfiniBand Trade Association (IBTA), qui comprend des entreprises de l'industrie technologique.
R : Oui, InfiniBand et Ethernet peuvent coexister dans le même réseau. De nombreux centres de données modernes utilisent les deux technologies pour optimiser les performances et répondre aux différents besoins de mise en réseau.
R : Oui, il existe différents types d'Ethernet, tels que 10BASE-T, 100BASE-TX et 1000BASE-T. Ceux-ci font référence à différentes versions et vitesses de la technologie Ethernet.
R : InfiniBand HDR (High Data Rate) est la dernière itération de la norme InfiniBand. Il offre des vitesses encore plus élevées et des performances améliorées par rapport aux générations précédentes.
R : InfiniBand est basé sur un commutateur et utilise un mécanisme de traitement des paquets différent de celui d'Ethernet. InfiniBand utilise l'accès direct à la mémoire à distance (RDMA) pour transférer directement des données entre les systèmes, tandis qu'Ethernet s'appuie sur l'approche traditionnelle de commutation de paquets.
R : De nombreux appareils intelligents dépendent d'Ethernet pour l'interconnexion et la communication. Ethernet est une technologie de mise en réseau largement utilisée et bien établie qui prend en charge divers instruments et applications.
R : InfiniBand fournit une bande passante élevée et une faible latence, ce qui peut contribuer à améliorer la fiabilité du réseau. Avec ses vitesses rapides et ses fonctionnalités avancées telles que RDMA, InfiniBand peut aider à réduire la congestion du réseau et à améliorer les performances globales du système.
