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超算中心InfiniBand網絡和易飛揚互連解決方案
來源:
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作者:pro6f912c
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發布時間: 2017-08-08
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高性能計算(High Performance Computing，以下簡稱HPC)，即超算中心HPC市場正在朝著使用異質計算系統和提高能效比的方向發展：GPU、DSP和ARM處理器同時運行，以實現用更少的能耗帶來更高的Petaflop(1千萬億次浮點計算/秒)值。IDC預測，HPC服務器市場要實現在2017年達到150億美元銷售額的目標，每年的增速就必須要保持在7.3%左右。超級計算(Supercomputing)的應用范圍非常廣泛，包括汽車制造模擬、天氣預報、分子生物學研究、地球物理學等，在這些領域中往往需要并行計算和處理大量的數據、進行復雜的運算。最近經常被討論的大數據分析，也會用到超級計算。
高性能模擬需要最高效的計算平臺。計算集群（Cluster）技術平臺由于其出色的生產力和靈活性，現已成為 HPC 模擬最常用的硬件解決方案。而計算集群Cluster技術平臺通常采用以下高速互聯技術進行溝通，如：InfiniBand、高性能Ethernet(精簡過的幀結構)、BlueGene、Gray等互聯技術，其中41.2%的超算中心采用了infiniBand互連技術。
超算中心Top500中還有不少系統采用了以太網或者Cray的互連技術，但正是這些獨特的優勢讓infiniband在超算中大行其道，據統計，全球超算中心Top500榜單中，有41.2%的系統采用了infiniband互連技術。
InfiniBand誕生的緣由：
InfiniBand是一種輸入輸出（I/O）寬帶結構，可以提高服務器各設備之間、網絡子系統之間的通信速度，為將來的計算機系統提高更高性能和無限擴展性的寬帶服務。InfiniBand技術不是用于一般網絡連接的，它的主要設計目的是針對服務器端的連接問題的。因此，InfiniBand技術將會被應用于服務器與服務器（比如復制，分布式工作等），服務器和存儲設備（比如SAN和直接存儲附件）以及服務器和網絡之間（比如LAN， WANs和the Internet）的通信。超算中心是一個龐大的系統，正因如此，超算系統的建設并非是簡單的硬件堆砌，除了CPU、GPU等核心部件，網絡互聯技術也是決定超算計算能力和計算效率的重要部分。
InfiniBand的優勢
對于InfiniBand架構來講，提供比現有總線技術更高的數據傳輸速度是它相對于現有PCI總線架構的優勢之一，它的另外一個優勢就是采用了點對點的交換模式，而不是共享總線的模式對數據進行傳送。共享總線模式的最大缺點在于當一個設備占據總線時，其它設備只能等待。目前的PCI設備大部分是Master設備，或稱之為主設備，與Slave（從）設備的區別在于，它會不斷地發出詢問信號探測總線是否有人占用，如果總線空閑，而它又恰好要使用，它會向總線控制器申請占據總線一段時間，降低了系統的工作效率。
InfinBand通常采用非阻塞的Fat-Tree架構進行互連，從傳統的3-tier數據中心架構變為Top of Rack (TOR)和aggregation layers（匯聚層）的2層架構。
Infiniband技術發展線路圖和InfiniBand交換機主流設備商名單，（易飛揚產品可以兼容Mellanox, Intel, IBM 等主流設備廠家的InfiniBand交換機設備）
2016年02月23日，位于比利時的佛蘭德超級計算中心（VSC）已采用Mellanox的端到端100Gb/s EDR互連解決方案，將其與NEC公司的全新LX系列超級計算機相集成。該系統未來將成為比利時最快的超級計算機(Tier-1)以及第一個完整的端到端EDR 100Gb/s InfiniBand系統，同時它也是EDR InfiniBand技術在全球部署量日益增長的另一大例證。
面對超算中心InfiniBand互連應用，提供完整的產品線，工作速率覆蓋 QDR、FDR和EDR根據實際應用場景，可提供不同的方案組合（高性能電纜、光纜AOC和光模塊都可選），為客戶的方案選擇提供了極大的便利，產品線如下所示：
|
Gigalight product model |
Operating rate |
Encapsulation mode |
Type |
Working distance |
|
GQS-PC400-0xC |
40GE, QDR |
QSFP+ DAC |
Copper Cable |
5m |
|
GQS-AC400-0xC |
40GE, QDR |
QSFP+ Active Copper Cable |
Copper Cable |
10m |
|
GQS-MDO560-XXXC |
56GE, FDR |
QSFP+ AOC |
Optical fiber 850nm |
150m(OM4) |
|
GQS-MDO400-XXXC |
40GE, QDR |
QSFP+ AOC |
Optical fiber 850nm |
400m(OM4) |
|
GM-SDO400-XXXC |
40GE, QDR |
QSFP+ AOC |
Optical fiber 1310nm |
2km |
|
GQS-MPO400-SR4 |
40GE, QDR |
QSFP + Optical module |
Multiple-mode 850nm |
400m(OM4) 8-core |
|
GQS-SPO400-LR4C |
40GE, QDR |
QSFP + Optical Module |
Single-mode LR4 |
10km 2-core |
|
GQM-SPO400-IR4C |
40GE, QDR |
QSFP + Optical Module |
PSM Single-mode 1310nm |
2km 8-core |
|
GQM-SPO400-LR4C |
40GE, QDR |
QSFP+ TransceiverQSFP + Optical Module |
PSM Single-mode 1310nm |
10km 8-core |
|
GQS-PC101-0XXC |
100GE, EDR |
QSFP28 DAC |
Copper Cable |
3m |
|
GQS-4P28+PC-XXC |
100GE, EDR |
QSFP28 to 4x SFP28 DAC |
Copper Cable |
3m |
|
GQS-MDO101-XXXC |
100GE, EDR |
QSFP28 AOC |
Multiple-mode 850nm |
100m(OM4) |
|
GQP-MDO101-XXXC |
100GE, EDR |
QSFP28 to 4x SFP28 AOC |
Multiple-mode 850nm |
100m(OM4) |
|
GQS-MPO101-SR4C |
100GE, EDR |
QSFP28 Transceiver QSFP28 Optical Module |
Multiple-mode 850nm |
100m(OM4) 8-core |
|
GQM-SPO101-IR4C |
100GE, EDR |
QSFP28 Transceiver QSFP28 Optical Module |
Single-mode PSM 1310nm |
2km 8-core |
|
GQS-MPO101-IR4C |
100GE, EDR |
QSFP28 Transceiver QSFP28 Optical Module |
Single-mode CLR4 |
2km 2-core |
|
GQS-MPO101-LR4C |
100GE, EDR |
QSFP28 TransceiverQSFP28 Optical Module |
Single-mode LR4 |
10km 2-core |
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