Infiniband网络架构解析3

简介：
本文深入探讨了InfiniBand网络技术的架构细节，包括其在高性能计算和数据中心中的应用原理及优势。 InfiniBand网络中的RDS（ Reliable Datagram Sockets）协议旨在提供可靠的数据包传输服务，并在InfiniBand架构内实现了类似TCP的服务特性，但具有更低的延迟和更高的效率，特别适合需要实时性的应用环境。它允许应用程序直接访问远程系统的内存资源，从而减少CPU介入数据传输的需求并提高整体性能。 IPoIB（Internet Protocol over InfiniBand）是在InfiniBand网络上运行的标准IP协议，使传统的基于IP的应用能够利用InfiniBand的高性能特性。通过将IP数据包封装在InfiniBand的数据包中，它实现了对现有IP网络环境的支持，并保持透明性。 uDAPL（User Direct Access Programming Library）是一种用于开发InfiniBand应用程序的接口，允许直接访问硬件以实现高效的数据传输和并行计算操作。这种技术特别适用于高性能计算及大规模数据处理场景。 InfiniBand网络的主要组件包括： 1. 主机通道适配器 (Host Channel Adapter, HCA)：安装于服务器上，作为主机系统与InfiniBand网络之间的接口，负责处理发送接收的数据包并执行RDMA操作。 2. 目标通道适配器（Target Channel Adapter, TCA）: 通常位于存储设备中，用于响应来自HCA的传输请求。 3. 交换机 (Switch)：作为核心组件连接多个HCA和TCA，并根据数据的目的地址进行路由处理。 4. 终端（Endpoint）：网络中的每个节点如服务器、存储系统或交换机都被称为一个终端，拥有独一无二的全球唯一标识符(GUID)。 5. 队列对（Queue Pair, QP）: 传输层的关键概念，包括发送队列和接收队列负责数据包的收发操作。 6. 服务等级 (Service Level, SL): InfiniBand支持多种服务质量级别以确保不同优先级的数据流得到相应的处理。 7. 路由（Routing）：网络层级通过GRH进行全局寻址来完成子网间路由任务。 8. 传输路径（Path）: 数据包从源到目的地所经过的一系列交换机和适配器的连接。 InfiniBand技术的优点包括： 1. 高性能：提供高达400GBs的带宽以及微秒级延迟，特别适合于大数据及高性能计算环境。 2. 可扩展性：支持大规模设备扩展（使用128位地址空间）允许网络随着需求的增长而扩展。 3. 可靠性：通过冗余路径和错误检测机制确保数据传输的安全可靠。 4. 效率：RDMA技术使得远程内存直接访问成为可能，减少CPU负载并提高系统效率。 5. 灵活性：支持多种协议及应用适应各种工作负荷和网络布局。 综上所述，InfiniBand是一种专为高性能计算与数据中心通信而设计的网络技术。凭借其高带宽、低延迟以及高度可扩展性赢得了广泛的认可，并通过精心设计的层次化结构和网络架构提供了服务器间高效的数据交互支持。