InfiniBand

IB (InfiniBand)

InfiniBand (IB) ist ein HS-Konzept für die Inter-Prozessor-Kommunikation (IPC) für die Rechnerkopplung in HPC-Clustern. Das Konzept, das auf einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung basiert, wurde von namhaften Computerfirmen ins Leben gerufen und wird von diesen auch in der InfiniBand Trade Association (IBTA) zur Standardisierung vorangetrieben. Der Vereinigung gehören u.a. die Unternehmen Intel, Sun, IBM, Hitachi, Compaq, Dell, Microsoft und Hewlett-Packard an. Vergleichbar mit Fibre Channel kann InfiniBand auf Glasfaser und TP-Kabeln betrieben werden.

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InfiniBand-Konzept mit HCA und TCA

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Das InfiniBand-Konzept.

InfiniBand ist als geswitchtes I/O-System ausgelegt und verbindet über den I/O-Switch einzelne Ausgabeeinheiten, Prozessor-Knoten und I/O-Plattformen wie Massenspeicher mit einer hohen Datenrate. Die Verbindung erfolgt über eine Switching-Fabric. Die Punkt-zu-Punkt-Verbindung arbeitet Vollduplex. In den Anfangsjahren betrug die Übertragungsrate 2,5 Gbit/s, was bei einer 8B/10B-Codierung in einer nutzbaren Übertragungsrate von 250 MB/s pro Link in beiden Richtungen resultierte. Neben dieser Standard-Datenrate (1X), die auf einer Linkverbindung mit zwei Leiterpaaren basiert, definiert InfiniBand für höhere Übertragungsraten die Bündelung von 4, 8 und 12 Links. Die resultierenden Übertragungsgeschwindigkeiten liegen bei 10 Gbit/s, respektive 1 GB/s nutzbare Datenrate, und 30 Gbit/s bzw. 3 GB/s. Die Entfernungen für eine Verbindung können 1.000 m und mehr betragen. Neuere Entwicklungen haben eine zehnfach höhere Datenrate von 25 Gbit/s und erreichen in den Stufen 1x, 4x, 8x und 12x Datenraten zwischen 25 Gbit/s und 300 Gbit/s bzw. 25 GB/s.

Die Netzkomponenten von InfiniBand.

Das InfiniBand-Konzept kennt vier Netzkomponenten: den Host Channel Adapter (HCA), den Target Channel Adapter (TCA), den Switch und den Router. Jede Komponenten hat einen oder mehrere Ports und kann über eine Geschwindigkeitsklasse (1X, 4X, 12X) mit einer anderen Komponente verbunden werden.

IB12X-Stecker für 12xInfiniBand, Foto: Sierra Technologies

So kann beispielsweise ein Host Channel Adapter mit einem oder mehreren Switches verbunden werden, die ihrerseits die Ein-/Ausgabegeräte über einen TCA mit dem Switch verbinden. Der Host Channel Adapter kann dadurch über den Switch mit einem oder mehreren Target Channel Adaptern kommunizieren. Über den Switch können Multipunkt-Verbindungen aufgebaut werden. Die Funktionsweise des InfiniBand-Routers ist im Wesentlichen vergleichbar der des Switches; allerdings kann der Router Daten aus lokalen Subnetzen zu anderen Subnetzen transferieren.

IB1X-Stecker für 1xInfiniBand, Foto: Sierra Technologies

Die Datenübertragung erfolgt im InfiniBand paketorientiert. Die Datenpakete haben eine Länge von 4.096 Bytes. Jedes Datenpaket hat neben der Payload einen Header mit Adressen und Fehlerkorrektur.

Als Übertragungsmedium definiert InfiniBand STP-Kabel und Lichtwellenleiter. STP-Kabel können bis zu Entfernungen von 17 m eingesetzt werden, Lichtwellenleiter bis zu 10 km.

http://www.infinibandta.org