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InfiniBand

高速、低延迟的计算机网络通信总线

InfiniBand（直译为“无限带宽”技术，缩写为IB）是一个用于高性能计算的电脑网络通信标准，它具有极高的吞吐量和极低的延迟，用于电脑与电脑之间的数据互连。InfiniBand也用作伺服器与存储系统之间的直接或交换互连，以及存储系统之间的互连。[1]

截至2014年，它是超级计算机最常用的互连技术。Mellanox（英语：Mellanox）和英特尔制造InfiniBand主机总线适配器和网络交换器，并根据2016年2月的报道，[2]甲骨文公司已经设计了自己的Infiniband交换机单元和伺服器适配晶片，用于自己的产品线和第三方。Mellanox IB卡可用于Solaris、RHEL、SLES（英语：SUSE_Linux_Enterprise_Server）、Windows、HP-UX、VMware ESX（英语：VMware ESX）、[3] AIX。[4]它被设计为可扩展和使用交换结构（英语：Switched fabric）的网络拓扑。

作为互连技术，IB与以太网、光纤通道和其他专有技术[5]（例如克雷公司的SeaStar）竞争。该技术由InfiniBand贸易联盟推动。

规格

性能

特征
  SDR DDR QDR（英语：Quad Data Rate） FDR-10 FDR EDR HDR NDR
信令速率 (Gb/s) 2.5 5 10 10.3125 14.0625[6] 25 50 100
理论有效吞吐量，Gb/s，每1x[7] 2 4 8 10 13.64 24.24
4x链路速度 (Gbit/s) 8 16 32 40 54.54 96.97
12x链路速度 (Gbit/s) 24 48 96 120 163.64 290.91
编码（位元） 8/10 8/10 8/10 64/66（英语：64b/66b encoding） 64/66 64/66
延迟时间（微秒）[8] 5 2.5 1.3 0.7 0.7 0.5
年[9] 2001、
2003		 2005 2007 2011 2014[7] 2017[7] 2020年后

链路可以聚合：大多数系统使用一个4X聚合。12X链路通常用于电脑集群和超级计算机互连，以及用于内部网络交换器连接。

InfiniBand也提供远程直接内存访问（RDMA）能力以降低CPU负载。

拓扑

InfiniBand使用一个交换结构（英语：switched fabric）拓扑，不同于早期的共享介质以太网。所有传输开始或结束于通道适配器。每个处理器包含一个主机通道适配器（HCA），每个外设具有一个目标通道适配器（TCA）。这些适配器也可以交换安全性或QoS资讯。

消息

InfiniBand以最高4 KB的数据包发送消息数据。一条消息可以为：

物理互连

 
InfiniBand与CX4/SFF-8470连接的交换

除了板式连接，它还支持有源和无源铜缆（最多30米）和光缆（最多10公里）。[10]使用QSFP（英语：QSFP）连接器。

Inifiniband Association也指定了CXP（英语：CXP (connector)）铜连接器系统，用于通过铜缆或有源光缆达到高达120 Gbit/s的能力。

API

InfiniBand没有标准的应用程序接口。标准只列出一组的动作例如 ibv_open_device 或是 ibv_post_send，这些都是必须存在的子程序或方法的抽象表示方式。这些子程序的语法由供应商自行定义。事实标准的软件堆栈标准是由 OpenFabrics Alliance（英语：OpenFabrics Alliance） 所开发的。它以双许可证方式发布，GNU通用公共许可证或BSD许可证用于 GNU/Linux 以及 FreeBSD，且 WinOF 在 Windows 下可以选择 BSD许可证。它已被大多数 InfiniBand 供应商采用，用于 GNU/Linux、FreeBSD 以及 Windows。

历史

InfiniBand源于1999年两个竞争设计的合并：未来I/O与下一代I/O。这促成了InfiniBand贸易联盟（InfiniBand Trade Association，缩写IBTA），其中包括康柏、戴尔、惠普、IBM、英特尔、微软及昇阳。当时有人认为一些更强大的电脑正在接近PCI总线的互连瓶颈（英语：interconnect bottleneck），尽管有像PCI-X的升级。[11]InfiniBand架构规范的1.0版本发布于2000年。最初，IBTA的IB愿景是取代PCI的I/O，以太网的机房、电脑集群的互连以及光纤通道。IBTA也设想在IB结构（英语：Fabric computing）上分担伺服器硬件。随着互联网泡沫的爆发，业界对投资这样一个意义深远的技术跳跃表现为犹豫不决。[12]

时间线

  • 2001年：Mellanox（英语：Mellanox）售出InfiniBridge 10Gbit/s装置和超过10,000个InfiniBand端口。[13]
  • 2002年：英特尔宣布将着眼于开发PCI Express而不是采用IB晶片，以及微软停止IB开发以利于扩展以太网，IB发展受挫，尽管Sun和日立继续支持IB。[14]
  • 2003年：弗吉尼亚理工学院暨州立大学建立了一个InfiniBand集群，在当时的TOP500排名第三。
  • 2004年：IB开始作为集群互连采用，对抗以太网上的延迟和价格。[12]OpenFabrics Alliance（英语：OpenFabrics Alliance）开发了一个标准化的基于Linux的InfiniBand软件栈。次年，Linux添加IB支持。[15]
  • 2005年：IB开始被实现为存储装置的互连。[16]
  • 2009年：世界500强超级计算机中，259个使用千兆以太网作为内部互连技术，181个使用InfiniBand。[17]
  • 2010年：市场领导者Mellanox和Voltaire合并，IB供应商只剩下另一个竞争者——QLogic（英语：QLogic），它主要是光纤通道供应商。[18] Oracle makes a major investment in Mellanox.
  • 2011年：FDR交换机和适配器在国际超级计算会议（英语：International Supercomputing Conference）上宣布。[19]
  • 2012年：英特尔收购QLogic的InfiniBand技术。[20]
  • 2016年：甲骨文公司制造自己的InfiniBand互连晶片和交换单元。[21]
  • 2019年：Nvidia以69亿美元收购Mellanox（英语：Mellanox）。[22]

参见

参考资料

  1. ^ 存档副本. [2017-01-09]. （原始内容存档于2017-07-07）. 
  2. ^ 存档副本. [2017-01-09]. （原始内容存档于2020-11-29）. 
  3. ^ InfiniBand Cards - Overview. Mellanox. [30 July 2014]. （原始内容存档于2020-01-11）. 
  4. ^ Implementing InfiniBand on IBM System p (IBM Redbook SG24-7351-00) (PDF). [2017-01-09]. （原始内容存档 (PDF)于2020-11-25）. 
  5. ^ Vance, Ashlee. China Wrests Supercomputer Title From U.S.. New York Times. 2010-10-28 [2017-01-09]. （原始内容存档于2021-01-27）. 
  6. ^ 存档副本. [2017-01-09]. （原始内容存档于2016-08-26）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 存档副本. [2017-01-09]. （原始内容存档于2011-09-29）. 
  8. ^ http://www.hpcadvisorycouncil.com/events/2014/swiss-workshop/presos/Day_1/1_Mellanox.pdf （页面存档备份，存于互联网档案馆） // Mellanox
  9. ^ Panda, Dhabaleswar K.; Sayantan Sur. Network Speed Acceleration with IB and HSE (PDF). Designing Cloud and Grid Computing Systems with InfiniBand and High-Speed Ethernet. Newport Beach, CA, USA: CCGrid 2011: 23. 2011 [13 September 2014]. （原始内容存档 (PDF)于2020-06-13）. 
  10. ^ Specification FAQ. ITA. [30 July 2014]. （原始内容存档于2016-11-24）. 
  11. ^ Pentakalos, Odysseas. An Introduction to the InfiniBand Architecture. O'Reilly. [28 July 2014]. （原始内容存档于2014-08-09）. 
  12. ^ 12.0 12.1 Kim, Ted. Brief History of InfiniBand: Hype to Pragmatism. Oracle. [28 July 2014]. （原始内容存档于2014年8月8日）. 
  13. ^ Timeline. Mellanox Technologies. [28 July 2014]. （原始内容存档于2019-11-29）. 
  14. ^ Sun confirms commitment to InfiniBand. The Register. [28 July 2014]. （原始内容存档于2019-06-20）. 
  15. ^ Linux Kernel 2.6.11 Supports InfiniBand. [29 July 2014]. （原始内容存档于2020-10-21）. 
  16. ^ Is InfiniBand poised for a comeback?, Infostor, [2017-01-09], （原始内容存档于2020-11-25） 
  17. ^ Lawson, Stephen. Two rival supercomputers duke it out for top spot. COMPUTERWORLD. [29 July 2014]. （原始内容存档于2017-01-10）. 
  18. ^ Raffo, Dave. Largest InfiniBand vendors merge; eye converged networks. [29 July 2014]. （原始内容存档于2017-07-01）. 
  19. ^ Mellanox Demos Souped-Up Version of InfiniBand. CIO. 20 June 2011 [1 August 2011]. （原始内容存档于2014-01-07）. 
  20. ^ Intel Snaps Up InfiniBand Technology, Product Line from QLogic. HPCwire. January 23, 2012 [2012-01-27]. （原始内容存档于2012-01-27）. 
  21. ^ Oracle Engineers Its Own InfiniBand Interconnects. The Next Platform. [2016-02-24]. （原始内容存档于2020-11-29）. 
  22. ^ NVIDIA to Acquire Mellanox for $6.9 Billion. NVIDIA News. 2019-03-11 [2020-02-12]. （原始内容存档于2019-03-11）. 

外部链接

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