InfiniBand, sunucular, depolama cihazları ve diğer bilgi işlem sistemleri arasında hızlı ve verimli iletişim sağlayan yüksek hızlı bir veri aktarım teknolojisidir. Yerel alan ağları (LAN'lar) için popüler bir ağ teknolojisi olan Ethernet'in aksine InfiniBand, yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) ortamlarında sunucuları ve depolama kümelerini bağlamak için özel olarak tasarlanmıştır.
InfiniBand, fiziksel ve veri bağlantısı katmanlarını ağ katmanından ayıran iki katmanlı bir mimari kullanır. Fiziksel katman, cihazlar arasında doğrudan noktadan noktaya bağlantı sağlamak için yüksek bant genişliğine sahip seri bağlantılar kullanır. Aksine, veri bağlantısı katmanı, cihazlar arasında veri paketlerinin iletimini ve alımını yönetir.
Ağ katmanı, sanallaştırma, hizmet kalitesi (QoS) ve uzaktan doğrudan bellek erişimi (RDMA) dahil olmak üzere InfiniBand'in kritik özelliklerini sağlar. Bu özellikler, InfiniBand'ı düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği gerektiren HPC iş yükleri için güçlü bir araç haline getirir.
Önerilen Kaynaklar: Fiber optik taşıma ağına dayalı uzun mesafeli bir Ethernet erişim teknolojisi olan EPON
InfiniBand'in kritik özelliklerinden biri, yüksek bant genişliğidir. InfiniBand, Ethernet gibi geleneksel ağ teknolojilerinden çok daha hızlı olan saniyede 200 Gigabit'e (Gbps) kadar veri aktarım hızlarını destekleyebilir.
InfiniBand ayrıca trafiğe öncelik vererek ve bant genişliği kaynaklarını gerektiği gibi tahsis ederek QoS'yi destekler. Bu, kritik iş yüklerinin gerekli bant genişliğini almasını ve kritik olmayan iş yüklerinin adil kaynak paylarından fazlasını tüketmemesini sağlar.
InfiniBand'in bir diğer önemli özelliği de sanallaştırma yetenekleridir. InfiniBand, farklı iş yüklerinin izole edilebilmesi için ağı bölümlendirmenin bir yolunu sağlayan sanal şeritlerin oluşturulmasını destekler. Bu, birden çok iş yükünün birbirini etkilemeden aynı InfiniBand ağında çalışmasını sağlar.
InfiniBand mimarisi, fiziksel, veri bağlantısı ve ağ katmanlarını ayıran katmanlı bir yaklaşımı temel alır. Fiziksel katman, cihazlar arasında fiziksel bağlantıyı sağlarken, veri bağlantı katmanı, veri paketlerinin iletimini ve alımını yönetir.
Ağ katmanı, RDMA dahil olmak üzere InfiniBand'ın kritik özelliklerini sağlar. RDMA, bir aygıtın başka bir aygıtın belleğine ara yazılım veya donanıma ihtiyaç duymadan doğrudan erişmesi için bir yol sağlar. Bu, gecikmeyi önemli ölçüde azaltabilecek ve performansı artırabilecek şekilde, verilerin cihazlar arasında kopyalanması ihtiyacını ortadan kaldırır.
InfiniBand mimarisi, birden fazla cihazı bağlamak için kullanılan anahtar kavramını da içerir. InfiniBand anahtarları, cihazlar arasında düşük gecikmeli, yüksek bant genişliğine sahip bağlantı sağlamak üzere tasarlanmıştır ve bu da onları HPC iş yükleri için ideal hale getirir.
Ethernet, LAN'lar için popüler bir ağ teknolojisi olsa da, HPC iş yüklerinin yüksek performans gereksinimleri için tasarlanmamıştır. Ethernet tipik olarak InfiniBand'den daha yüksek gecikme süresine ve daha düşük bant genişliğine sahiptir, bu da onu veri yoğun iş yükleri için daha az uygun hale getirir.
Ayrıca Ethernet, düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği gerektiren HPC iş yükleri için kritik olan QoS ve RDMA gibi özellikleri desteklemez.
RDMA, InfiniBand'ın çok önemli bir özelliğidir ve aygıtların diğer aygıtların belleğine doğrudan erişmesini sağlar. RDMA ile veriler, ara yazılım veya donanım olmadan makineler arasında aktarılabilir, bu da gecikmeyi önemli ölçüde azaltır ve performansı artırır.
InfiniBand'deki RDMA, iki adımlı bir süreç kullanılarak uygulanır. İlk olarak, gönderen cihaz, alıcı cihaza hafızasına erişim talep eden bir mesaj gönderir. Alıcı cihaz daha sonra hafızasına erişim izni verir ve gönderene bir mektup gönderir. Erişim verildiğinde, gönderici doğrudan alıcı cihazın hafızasını okuyabilir veya yazabilir.
RDMA, verilerin cihazlar arasında kopyalanması gereğini ortadan kaldırarak ek gecikmeye yol açabileceğinden, özellikle düşük gecikme gerektiren HPC iş yükleri için kullanışlıdır. RDMA ayrıca veri aktarım görevlerini ağ donanımına yükleyerek CPU kullanımını azaltabilir ve CPU kaynaklarını diğer işler için serbest bırakabilir.
Daha yüksek veri aktarım hızlarına olan talep arttıkça, InfiniBand ağ sistemleri veri merkezleri için giderek daha popüler bir çözüm haline geldi. Yüksek hızlı bağlantıları ile InfiniBand, düşük gecikme süresi ve yüksek verim gerektiren uygulamalar için mükemmel bir seçimdir.
Bir InfiniBand ağ sisteminin kritik unsurlarından biri anahtarlarıdır. InfiniBand anahtarları, ağa bağlı cihazlar arasında veri yönlendirmesinden sorumludur. Bu anahtarlar, ağın fiziksel katmanında çalışarak verileri mümkün olan en yüksek hızda iletir.
InfiniBand anahtarları, bireysel sunucuları bağlamak için küçük düğmelerden yüksek performanslı kümeler oluşturmak için büyük anahtarlara kadar çeşitli boyut ve yapılandırmalarda gelir. Ayrıca, yöneticilerin trafiğe öncelik vermesine ve ağ kaynaklarını etkili bir şekilde yönetmesine olanak tanıyan Hizmet Kalitesi (QoS) özelliklerine de sahiptirler.
InfiniBand kabloları ve konektörleri, cihazlar arasında yüksek hızlı veri aktarımı sağlayan ağın omurgasıdır. Bu kablolar, birkaç fitten yüzlerce fite kadar çeşitli uzunluklarda gelir ve esnek ağ yapılandırmalarına olanak tanır.
InfiniBand kablolarının ve konektörlerinin benzersiz özelliklerinden biri aktif bakır teknolojisidir. Bu teknoloji, kabloların sinyalleri güçlendirmesine, sinyal bütünlüğünü iyileştirmesine ve daha uzun mesafelerde sinyal kaybını azaltmasına olanak tanır.
InfiniBand bağdaştırıcıları, aygıtların InfiniBand ağlarına bağlanmasını sağlayan ağ arabirim kartlarıdır (NIC'ler). Bu bağdaştırıcılar, yüksek hızlı veri aktarım hızları, düşük gecikme süresi ve düşük CPU kullanımı sağlamak üzere tasarlanmıştır.
InfiniBand adaptörleri, tek bağlantı noktalı adaptörlerden dört bağlantı noktalı adaptörlere kadar çeşitli yapılandırmalarda gelir. Adaptörler ayrıca 10 Gb/sn ile 200 Gb/sn arasında değişen farklı hızları destekler. Bu esneklik, ağın kolay ölçeklenebilirliğini ve tasarlanmasını sağlar.
Önerilen Kaynaklar: Veri Merkezi Ağ Mimarisi – Bulut-Ağ Entegre Veri Merkezi Ağı – Aritmetik Ağ – SDN Mimarisi
InfiniBand teknolojisi, tek bir sistem olarak birlikte çalışmak üzere birden çok bilgisayarı birbirine bağlamayı içeren küme bilgi işlemi için popüler bir seçim haline geldi. InfiniBand'ın düşük gecikme süresi ve yüksek verimi, onu finansal ticaret ve bilimsel simülasyonlar gibi gerçek zamanlı veri işleme gerektiren uygulamalar için ideal bir seçim haline getiriyor.
InfiniBand, mesaj ayrıştırma ve uzaktan doğrudan bellek erişimi (RDMA) teknolojilerini destekleyerek küme düğümleri arasında verimli iletişime olanak tanır. Bu verimlilik, daha yüksek performans ve daha hızlı veri işleme ile sonuçlanır.
Veri Merkezlerinde InfiniBand Ağları Oluşturma
Bir veri merkezinde bir InfiniBand ağı oluşturmak için anahtarlar, kablolar, konektörler ve adaptörler dahil olmak üzere birkaç temel öğe gerekir. Ek olarak, ağ topolojisi ve konfigürasyonu hakkında kapsamlı bir anlayışa sahip olmak önemlidir.
InfiniBand ağlarının avantajlarından biri de modüler tasarımlarıdır. Yöneticiler, ağın performansını veya güvenilirliğini etkilemeden anahtarlar, kablolar ve adaptörler ekleyebilir veya kaldırabilir.
Yüksek performanslı bilgi işlem söz konusu olduğunda, hız ve düşük gecikme, bir uygulamanın başarısını artırabilecek veya bozabilecek çok önemli faktörlerdir. Yüksek performanslı bilgi işlem dünyasında devrim yaratan teknolojilerden biri, verilerin ışık hızında iletilmesini sağlayan bir ağ mimarisi olan InfiniBand'dir.
InfiniBand Trade Association (IBTA), InfiniBand teknolojisi için spesifikasyonlar geliştirmek ve yayınlamak üzere 1999 yılında kuruldu. IBTA, IBM, Intel, Mellanox Technologies, Oracle, Sepaton ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli şirketlerden sektör liderlerinden oluşur. IBTA'nın birincil hedefleri, InfiniBand'ı yüksek performanslı bilgi işlem için önde gelen ağ olarak kurmak ve bu alanda yeniliği teşvik etmektir.
Bu hedeflere ulaşmak için IBTA, InfiniBand donanım ve yazılım gereksinimlerini tanımlayan bir dizi InfiniBand belirtimi oluşturmuştur. Bu spesifikasyonlar, bant genişliği, gecikme süresi, güç tüketimi ve daha fazlasını içeren bir dizi özelliği kapsar. IBTA, teknolojik gelişmelere ayak uydurmak için özelliklerini düzenli olarak günceller.
InfiniBand teknolojisinin temel yönlerinden biri, verileri inanılmaz hızlarda iletme yeteneğidir. IBTA, InfiniBand cihazları için maksimum bant genişliği ve gecikme gereksinimlerini detaylandıran birkaç InfiniBand özelliği tanımlamıştır. Bu spesifikasyonlar, Dörtlü Veri Hızı (QDR), Tek Veri Hızı (SDR) ve Çift Veri Hızı'nı (DDR) içerir.
QDR, maksimum 40 Gb/sn (saniyede gigabit) bant genişliği ve iki mikrosaniyeden (μs) daha az gecikme ile bu özelliklerin en hızlısıdır. SDR, maksimum 10 Gbps bant genişliğine ve beş μs'den az gecikme süresine sahiptir. DDR, maksimum 20 Gb/sn bant genişliği ve üç μs'den kısa gecikme süresiyle SDR'den bir adım daha ileridir.
En son InfiniBand özelliği, Yüksek Veri Hızı (HDR) olarak bilinir. Bu belirtim 2017'de tanıtıldı ve yüksek performanslı bilgi işlem için standart haline geldi. HDR'nin maksimum 200 Gbps bant genişliği ve bir μs'den daha az gecikme süresi vardır, bu da onu QDR'den beş kat daha hızlı yapar. HDR ayrıca, veri aktarma yükünü azaltan daha verimli bir kodlama şemasına sahiptir.
Aşağıdaki InfiniBand spesifikasyonu Sonraki Veri Hızı (NDR) olarak bilinir. Bu spesifikasyon şu anda geliştirilme aşamasındadır ve maksimum 400 Gbps bant genişliği ve bir μs'den daha kısa bir gecikme sunması beklenmektedir. NDR'nin kullanacağı PAM4 kodlama, sinyal kalitesini kaybetmeden cihazlar arasında daha uzun mesafelere izin verir.
Peki, InfiniBand düşük gecikme süreli ve yüksek performanslı bilgi işlemi nasıl sağlar? InfiniBand bu başarıları, donanım boşaltmaları, uzaktan doğrudan bellek erişimi (RDMA) ve tıkanıklık kontrolü gibi kritik özellikler aracılığıyla elde eder.
Donanım boşaltmaları, InfiniBand ağ bağdaştırıcılarının sağlama toplamı hesaplamaları ve mesaj yönlendirme gibi geleneksel olarak CPU tarafından gerçekleştirilen görevleri boşaltmasına olanak tanır. Bu boşaltma, CPU'nun iş yükünü azaltır ve diğer işler için kaynakları serbest bırakarak genel sistem performansını artırır.
RDMA, bir cihazdaki uygulamaların başka bir cihazın hafızasına doğrudan erişmesine izin verir. Bu doğrudan bellek erişimi, CPU ve geleneksel ağ yığınını atlayarak gecikmeyi azaltır ve genel sistem performansını iyileştirir. Tıkanıklık kontrolü, yüksek performanslı bilgi işlem ortamlarında trafiği yönetmede de kritik öneme sahiptir. InfiniBand'ın tıkanıklık kontrol mekanizmaları, ağ tıkanıklığını önler ve verilerin mümkün olan en yüksek hızlarda iletilmesini sağlar.
Önerilen Kaynaklar: Veri Merkezi Ağı nedir? Bir veri merkezi ağı nasıl yönetilir?
InfiniBand teknolojisi, süper bilgisayarların, depolama sistemlerinin, veri merkezlerinin ve kümelerin çalışma biçiminde devrim yarattı. Yüksek hızlı veri aktarım yetenekleri, onu birçok endüstride önemli bir çözüm haline getiriyor.
InfiniBand, paralel bilgi işlem ortamları için yüksek hızlı bir ara bağlantı teknolojisi olarak 1999 yılında tanıtıldı. Sistemler arasında büyük miktarda veriyi hızla aktaran düşük gecikmeli, yüksek bant genişliğine sahip bir teknolojidir. InfiniBand mimarisi, birden çok ana bilgisayarın aynı anda ve bağımsız olarak iletişim kurmasına izin veren anahtarlamalı bir yapı topolojisi kullanır. Düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği desteği nedeniyle Ethernet ve Fiber Kanal gibi diğer rakip teknolojilerden farklıdır.
InfiniBand, dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarına güç veren teknolojidir. Yüksek derecede paralelliğe izin vererek büyük miktarda veriyi aynı anda işlemeyi mümkün kılar. InfiniBand, yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) sistemlerinin tasarımında merkezi bir rol oynar ve fizik, biyoloji ve meteoroloji gibi çeşitli bilimsel araştırmalarda kullanılır. Dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarını sıralayan Top500 internet sitesine göre, ilk 70'de yer alan sistemlerin %500'inden fazlasında InfiniBand teknolojisi kullanılıyor.
InfiniBand teknolojisi, yüksek performanslı depolama sistemlerinde de hayati bir bileşendir. InfiniBand'ın yüksek hızlı teknolojisi, sunucular ve depolama sistemleri arasında hızlı veri iletişimini mümkün kılar. Düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği, büyük miktarda veriye hızlı erişim gerektiren yoğun veri gerektiren uygulamalar için özellikle kullanışlıdır. InfiniBand teknolojisi, veri tabanı uygulamalarında depolama sistemi gecikmesinin azaltılmasına da yardımcı olarak sorguların ve işlemlerin daha hızlı işlenmesini sağlar.
InfiniBand teknolojisi, depolama sistemleri gibi veri merkezi ve küme ortamlarındaki sunucuları ve diğer cihazları birbirine bağlar. InfiniBand'in yüksek hızlı iletişim yetenekleri, kümelerin tek bir varlık olarak çalışmasını sağlayarak paralel bilgi işlem gerektiren uygulamaların performansını artırır. Ayrıca InfiniBand, sanallaştırma platformları için güvenilir ve ölçeklenebilir bir ara bağlantı sağlayarak sunucu kaynaklarının daha verimli kullanılmasını sağlar.
InfiniBand'in yüksek bant genişliği ve düşük gecikme süresi teknolojisi, HPC iş yüklerinde önemli bir rol oynar. Büyük miktarda verinin aynı anda işlenmesini sağlayarak bilimsel araştırma uygulamalarının performansını artırır. InfiniBand ayrıca finansal modelleme, petrol ve gaz arama ve diğer veri yoğun iş yüklerinde de kullanılır.
InfiniBand teknolojisi, paralel bilgi işlem ortamlarındaki ilk günlerinden HPC ve veri merkezi ortamlarındaki yaygın kullanımına kadar yıllar içinde ilerlemeye devam etti. En yeni InfiniBand teknolojisi, bağlantı noktası başına saniyede 400 gigabit'e (Gbps) kadar veri aktarım hızları sunarak daha hızlı veri işlemeye olanak tanır. InfiniBand'ın düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği özellikleri de özellikle gelişmekte olan kuantum bilgi işlem ortamlarıyla ilgilidir. Teknoloji, kuantum işlemciler ve klasik bilgisayarlar arasında daha hızlı iletişime izin verebilir.
InfiniBand pazarının önde gelen iki oyuncusu Mellanox Technologies (artık NVIDIA'nın bir parçası) ve Intel Corp. Diğer önemli şirketler arasında IBM, Cray, Penguin Computing ve Fujitsu yer alıyor. MarketWatch'a göre, küresel InfiniBand pazarının 18.1 ile 2021 arasında %2026 bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) ile büyümesi bekleniyor.
InfiniBand teknolojisi, 2000'li yılların başındaki başlangıcından bu yana çok yol kat etti. Başlangıçta sunucu kümeleri için yüksek hızlı bir ara bağlantı olarak tasarlanan bu ürünün yetenekleri, çok çeşitli bilgi işlem uygulamalarının gereksinimlerini karşılamak üzere genişletildi. Bu bölüm, bu teknolojinin gelecekteki eğilimlerini ve modern bilgi işlemde artan önemini tartışacaktır.
InfiniBand teknolojisi yıllar içinde önemli gelişmelerden geçti. En yeni HDR 200G de dahil olmak üzere InfiniBand'ın en son sürümleri, ultra hızlı veri aktarım hızları, düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği performansı sağlar. Bu iyileştirmeler, endüstri paydaşları, standardizasyon kuruluşları ve araştırma toplulukları arasındaki sürekli işbirliği sayesinde elde edilmiştir.
InfiniBand teknolojisindeki en önemli gelişmelerden biri, yeni arayüzlerin ve konektörlerin geliştirilmesidir. Mellanox ve Intel gibi satıcılar, InfiniBand cihazlarının bilgi işlem sistemlerine bağlanmasını kolaylaştıran adaptörler ve kablolar çıkardı. Yeni arayüzün mükemmel bir örneği, Mellanox tarafından sunulan ve kullanıcıların InfiniBand cihazlarını PCIe 2 yuvalarına bağlamasını sağlayan M3PCIE3.0 kartıdır.
InfiniBand, düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği özellikleri nedeniyle yüksek hızlı ara bağlantılar arasında benzersizdir. Ethernet ve Fiber Kanal gibi diğer teknolojiler, InfiniBand'ın veri aktarım hızları ve ara bağlantı performansıyla boy ölçüşemez. InfiniBand'ın Uzaktan Doğrudan Bellek Erişimi (RDMA), ana CPU'yu kullanmadan verileri verimli bir şekilde taşımasını sağlayarak ek yükü azaltır ve daha hızlı veri aktarımı sağlar.
Düşük gecikme süresi ve yüksek bant genişliği, modern bilgi işlemde, özellikle gerçek zamanlı veri işleme ve analitiğe dayanan uygulamalarda çok önemlidir. InfiniBand'ın hız veya gecikmeden ödün vermeden yüksek performanslı bağlantı sağlama yeteneği, onu yüksek performanslı bilgi işlem kümelerinde, bulut bilgi işlemde ve veri merkezlerinde popüler bir çözüm haline getirir.
InfiniBand teknolojisinin modern bilgi işlemdeki önemi, yüksek performanslı bilgi işlem ve veri işlemeye yönelik artan ihtiyaç nedeniyle muhtemelen önümüzdeki yıllarda artacaktır. Nesnelerin İnterneti, büyük veri analitiği ve yapay zekanın yükselişiyle birlikte, yüksek bant genişliği ve düşük gecikmeli ara bağlantı için artan bir talep var.
InfiniBand teknolojisinin geleceği, daha hızlı veri aktarım hızları, daha düşük gecikme süresi ve makine öğrenimi ve otonom sürüş gibi alanlarda yeni uygulamalar gibi daha fazla yenilik görebilir. InfiniBand, teknoloji geliştikçe muhtemelen modern bilgi işlem altyapısının kritik bir bileşeni olmaya devam edecek.
Önerilen Kaynaklar: Veri Merkezi ve Bulut
A: Infiniband, bilgisayar ağlarında veri aktarımı için kullanılan yüksek hızlı bir ara bağlantı teknolojisidir. Sunucular, depolama cihazları ve diğer ağ kaynakları arasında yüksek bant genişliği ve düşük gecikmeli iletişim sağlar.
A: Infiniband, standart Ethernet'ten daha yüksek veri aktarım hızları ve daha düşük gecikme süresi sunar. CPU'yu dahil etmeden makineler arasında doğrudan bellek erişimi sağlayan RDMA (Uzaktan Doğrudan Bellek Erişimi) teknolojisi için özellikle uygundur.
C: RDMA, Uzaktan Doğrudan Bellek Erişimi anlamına gelir. CPU'yu dahil etmeden iki bilgisayarın hafızası arasında doğrudan veri aktarımına izin veren bir teknolojidir. Infiniband, RDMA'yı destekleyerek hızlı ve verimli veri aktarımı sağlar.
C: HDR Infiniband (Yüksek Veri Hızı), önceki nesillere göre daha da yüksek bant genişliği sağlayan en yeni nesil Infiniband teknolojisidir. Saniyede 200 gigabit'e kadar veri aktarım hızlarını destekler.
C: IBTA, InfiniBand Trade Association'ın kısaltmasıdır. Infiniband teknolojisini geliştiren ve destekleyen bir endüstri konsorsiyumudur. Konsorsiyum, Infiniband için endüstri standartlarını tanımlamak ve sürdürmek için üye şirketlerle işbirliği yapıyor.
C: QDR, SDR ve DDR, Infiniband teknolojisinin farklı nesilleridir:
C: Infiniband, veri aktarımı için RDMA protokolünü kullanır. RDMA, verilerin CPU'yu dahil etmeden doğrudan iki makinenin belleği arasında aktarılmasına izin vererek düşük gecikme süresi ve yüksek performans sağlar.
Y: ROCE (Bütünleşik Ethernet üzerinden RDMA), RDMA teknolojisinin standart Ethernet ağları üzerinden kullanılmasını sağlayan bir protokoldür. Ethernet bağlantıları üzerinden Infiniband RDMA protokolünü kullanarak yüksek hızlı ve düşük gecikmeli iletişim sağlar.
C: Infiniband'da bir Kuyruk Çifti (QP), gönderme ve alma kuyruğundan oluşan bir iletişim varlığıdır. Infiniband yapısında veri aktarımı ve işleme için temel birimdir.
Y: Infiniband ürünlerine ilişkin bazı örnekler arasında ana kanal bağdaştırıcıları (HCA'lar), anahtarlar, kablolar ve yazılım yer alır. Bu ürünler, Infiniband ağları oluşturmak ve dağıtmak için kullanılır.
