InfiniBand技術究竟是何方神聖？

我們經常聽到關於某超算中心又用了甚麼先進的技術，而在這些技術中，InfiniBand技術則是人們談論最多的話題。那麼InfiniBand到底有多牛？關於更多Infiniband技術架構請參考：InfiniBand知識和架構。

文章內容：

1、InfiniBand技術背景和現狀

2、InfiniBand為超算中心提供超強傳輸性能

3、InfiniBand技術玩家和如今巨頭

4、盤點全球超算系統哪家強？

    ①、超算為何被視為超級明星

    ①、超算為何被視為超級明星

    ③、採用的處理器類型和份額

    ④、超級計算機中的核心數量

    ⑤、各國的超算系統的數量

    ⑥、各用途和超算供應商的總體處理能力

    ⑦、處理器和各領域的總處理能力

    ⑧、超算系統歷史和未來發展去向

    簡單來說，InfiniBand是一種支援多併發鏈接的轉換纜線技術，它既可以處理儲存I/O、網路I/O，也能夠處理進程間通信(IPC)，這樣它即可以將磁盤陣列、SANs、LANs、伺服器和集群伺服器進行互聯，也可以連接外部網路（比如WAN、VPN、互聯網）。

1、InfiniBand技術背景和現狀

    設計InfiniBand的目的主要是用於企業資料中心，大型的或超大型的資料中心，為了實現高的可靠性、可用性、可擴展性和高的性能。並且InfiniBand可以在相對短的距離內提供高頻寬、低延遲的傳輸，而且在單個或多個互聯網路中支援冗余的I/O通道，因此能保持資料中心在局部故障時仍能運轉。

    Infiniband網路是一種高頻寬低延時的網路，相比傳統的乙太網路絡，最新一代的Infiniband網路頻寬可達100Gbps，點到點的延時低於0.6us。Infiniband網路主要用於高性能計算場景，通過高速的Infiniband網路，將一台台多路伺服器構建為一個高性能計算集群，集群性能基本上是單台伺服器性能的線性疊加，可以說正是因為有Infiniband網路技術，才能催生出超算高性能集群架構。 Infiniband交換器可以分別帶管理交換器和不帶管理交換器，帶管理交換器有硬體管理連接埠，對整個網路的管理可以通過交換器硬體完成，通常一個專案中會配置少量的帶管理交換器(兩台)。

2、InfiniBand為超算中心提供超強傳輸性能

    有鑒於此，越來越多的超算中心開始大量採用InfiniBand技術，尤其是在對傳輸性能要求非常高的資料中心中，應用非常廣泛。近日，全球知名的InfiniBand解決方案提供商Mellanox公司市場副總裁Gilad Shainer先生接受了記者專訪時，詳細闡述了InfiniBand 解決方案的市場競爭力及為全球用戶企業提供的全新性能和可擴展性。

    當今超算TOP500的排名中，在Intersect360調查中，約2/3的受訪系統上部署安裝了乙太網路和InfiniBand。這顯示，InfiniBand解決方案依然在高性能計算領域佔有著絕對的市場份額，遠遠高於高性能計算系統裡面的其他網路互聯廠商。關於超算互聯技術和各種份額請參考：超算網路市場分析報告解析。
 

    Mellanox的InfiniBand的解決方案佔據了近一半的市場份額，高達46%的份額，這充分例如顯示了在高性能計算系統裡面Mellanox的網路依然是一個絕對領先的高速網路。

    而在2016年TOP500裡面新建的系統中，有65個選擇了Mellanox的產品，在2019年最新TOP500列表中，InfiniBand份額為28％(140個系統)。但是，從性能的角度來看，基於InfiniBand的計算網路佔TOP500總體性能的40％，最近新2次TOP500列表排名分析如下：

    第54屆超算TOP500排名，中美分別以數量和表現領先

    全面解析超算TOP500列表，美國5大DOE系統冠領榜單

3、InfiniBand技術玩家和如今巨頭

    InfiniBand Trade Association (IBTA)的9個主要董事成員中只有Mellanox和Emulex專門在做InfiniBand，其他成員只是扮演了使用InfiniBand的角色。而Emulex由於業務不景氣也在2015年的2月被Avago收購，Qlogic的infiniband業務在2012年也全部賣給Intel了，Intel基於此佈局OPA。

    Mellanox在InfiniBand市場一家獨大，其產品的集群部署數量遠遠大於選擇競爭對手的數量，選擇Mellanox產品的集群數量是選擇競爭對手Omni-Path(英特爾)網路的近四倍，是另外一個競爭對手Cray系統的五倍。
 

    Mellanox公司提出Co-design(協同設計)理念，基於任務卸載(Offloading)的架構能夠讓像RDMA（遠程內存直接訪問）這樣的技術變得可用，而這傳統的資料中心加載（Onloading）架構無法做到的。而且採用智能的互連和卸載技術，可以讓高性能計算系統繼續擴展下去。
 

    為了讓網路來協助處理資料，Mellanox不斷去開發智能網路，在2019年11月份，Mellanox發佈了全球首個 200Gb/s 資料中心網路互連解決方案。Mellanox ConnectX-6 適配器、Quantum交換器、 LinkX纜線和收發器一同構成了面向新一代高性能計算、機器學習、大資料、雲、web 2.0和儲存平台的完整 200Gb/s HDR InfiniBand 網路互連基礎設施。

    ConnectX-6改進了Mellanox的多主機技術，允許最多8台主機連接到一個適配器將PCIe接口分割成多個獨立的接口。降低了通過減少資本支出(纜線、NIC和交換器連接埠)和運營成本(減少交換器連接埠費用)。Mellanox多主機技術可用於Mellanox ConnectX10/25/40/50/100千兆乙太網路和VPI(虛擬協議互聯)適配器、定制卡和基於OCP主板。

    200Gb/s HDR InfiniBand 解決方案進一步鞏固了Mellanox的市場領先地位，同時使客戶和用戶能充分利用基於開放標準的技術，最大程度的提升應用程序的性能和可擴展性，同時極大降低資料中心的總體擁有成本。Mellanox 200Gb/s HDR 解決方案將在 2017 年大規模出貨。

    Mellanox 200Gb/s HDR InfiniBand Quantum 交換器是全球最快的交換器，支援 40 連接埠的 200Gb/s InfiniBand 或 80 連接埠的 100Gb/s InfiniBand 連接，可實現 16Tb/s 的總交換處理能力，且延遲極低，僅有 90ns(納秒)。Mellanox Quantum 交換器擁有市場上可擴展性最強的交換芯片，提升了對網路內計算(in-network computing)技術的支援，並經過優化且靈活的路由引擎。關於Mellanox 200Gb/s HDR InfiniBand Quantum 交換器詳情參考：詳解Mellanox 200G HDR InfiniBand解決方案。

    為了打造完整的端到端 200Gb/s InfiniBand 基礎架構，Mellanox還將發佈最新的LinkX 解決方案，為用戶提供一系列不同長度的 200Gb/s 銅纜線及硅光纜線。