InfiniBandネットワーキング：機能、コンポーネント、利点の探求

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<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">InfiniBandは、CPU/GPUサーバ、ストレージサーバ、その他のデバイス間の高性能接続を容易にするオープンスタンダードです。この記事では、InfiniBandネットワーキングの基本的な側面について、その構造的なコンポーネント、コア機能、従来のイーサネット・ソリューションに対する優位性などを解説します。</p>
<h3 class="community-restructure-h3">InfiniBandとは？</h3>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">InfiniBandは、サーバーやストレージデバイスなどを相互接続するための高速ネットワークを定義するオープンな業界標準です。ポイント・ツー・ポイントの双方向リンクを活用し、異なるサーバに配置されたプロセッサ間のシームレスな通信を可能にします。InfiniBandは、Linux、Windows、ESXiなどのさまざまなオペレーティングシステムと互換性があります。</p>
<h3 class="community-restructure-h3">InfiniBandネットワークの構造コンポーネント</h3>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1"><img title="标题" src="https://media.fs.com/images/community/erp/XdCpb_infiniband-networking1sNtr8.jpg" alt="标签" /></p>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">InfiniBandネットワークは、以下の要素で構成されています:</p>
<h4 class="community-restructure-h4">ホストチャネルアダプタ（HCA）</h4>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">HCAはネットワーク カードとも呼ばれ、InfiniBandネットワークに接続されたエンドノードとして機能します。HCAはトランスポートレイヤー機能を促進し、InfiniBandデバイスのプログラミングインターフェースを提供するverbsインターフェースをサポートします。</p>
<h4 class="community-restructure-h4">InfiniBandからイーサネット・ゲートウェイ/ブリッジへ</h4>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">このデバイスは、InfiniBandとイーサネットメッセージの変換を可能にし、必要に応じてInfiniBandネットワークとイーサネットネットワーク間の通信を可能にします。</p>
<h4 class="community-restructure-h4">InfiniBandスイッチ</h4>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">InfiniBandスイッチは、InfiniBandネットワーク間でメッセージを転送し、接続されたデバイス間で効率的なデータ伝送を可能にします。</p>
<h4 class="community-restructure-h4">サブネットマネージャー（SM）</h4>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">サブネット・マネージャは、InfiniBandサブネットの管理を担当します。ホストやスイッチ上で動作するほか、Unified Fabric Manager（UFM）と併用して包括的な管理を行うことも可能です。</p>
<h4 class="community-restructure-h4">InfiniBandルーター</h4>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">InfiniBandルーターは、異なるInfiniBandサブネット間のメッセージ伝送を容易にします。</p>
<h3 class="community-restructure-h3">InfiniBandのコア機能</h3>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1"><img title="标题" src="https://media.fs.com/images/community/erp/sRcBT_infinibandnetworking_infinibandnetworking2yBXxp.jpg" alt="标签" /></p>
<ul class="new_community_blog_detail_ul">
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>サブネットマネージャー（SM）:</strong> サブネット・マネージャー・プログラムは、ルーティングの集中管理を保証し、ネットワーク内のすべてのノードでプラグ・アンド・プレイ機能を実現します。各サブネットにはマスターSMが必要で、他のSMはスタンバイモードで動作します。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>GPUダイレクト:</strong> GPUダイレクトは、GPU間の直接的なデータ転送を可能にし、特にGPUベースのコンピューティングにおいて、待ち時間を短縮し、パフォーマンスを向上させます。NVIDIA GPUは、コンピュート・タスクのオフロードもサポートしています。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>低レイテンシー:</strong> InfiniBandは、ハードウェア・オフロードとアクセラレーション・メカニズムにより、極めて低いレイテンシーを実現しています。InfiniBandスイッチのカットスルー転送モードは、転送レイテンシを130nsまで低減します。RDMAテクノロジーは、エンド・ツー・エンドの伝送レイテンシをさらに短縮します。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>ネットワークのスケーラビリティ:</strong> InfiniBandは、InfiniBandルーターを使用して複数のサブネットの相互接続を可能にし、48,000以上のノードを収容する拡張性を容易にします。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>耐障害性安定ネットワーク:</strong> InfiniBandネットワークは、サブネット・マネージャーのルーティング・アルゴリズムと効率的なフローの並べ替えにより、迅速なトラフィックの回復を保証します。その結果、迅速なトラフィックの復旧が可能になります。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>セルフ・ヒーリング・ネットワーク:</strong> NVIDIA IBスイッチは、ハードウェアベースの自己回復メカニズムを備えており、わずか1ミリ秒での高速回復が可能です。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>適応型ルーティング:</strong> 適応型ルーティングは、スイッチ・ポート間のトラフィック配分をバランスさせます。NVIDIAスイッチは、この機能をハードウェアに組み込み、適応型ルーティングマネージャーを通じて管理します。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>SHARP（スケーラブルな階層型集約および削減プロトコル）:</strong> SHARPは、NVIDIAスイッチハードウェアと中央管理パケットに基づいて、集団通信を最適化し、AIや機械学習などのMPIベースのアプリケーション中のノード間のデータ転送を削減します。</p>
</li>
</ul>
<h3 class="community-restructure-h3">InfiniBandとイーサネットの比較における利点</h3>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">InfiniBandは、従来のイーサネット・ネットワーキング・ソリューションに比べていくつかの利点があり、高速通信と大規模データ転送を必要とするアプリケーションに非常に適しています。InfiniBandの利点は以下の通りです:</p>
<ul class="new_community_blog_detail_ul">
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>高帯域幅と低遅延: </strong>InfiniBandは、より高い帯域幅とより低いレイテンシーを提供し、大規模なデータ転送やリアルタイム通信アプリケーションの性能要求を満たします。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>RDMA対応: </strong>InfiniBandはRDMA（Remote Direct Memory Access）をサポートし、ノードメモリ間の直接データ転送を可能にします。これにより、CPUオーバーヘッドが削減され、転送効率が向上します。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>スケーラビリティ:</strong> InfiniBandファブリックは、多数のノードを接続し、高密度のサーバーレイアウトをサポートすることで、容易なスケーラビリティを実現します。InfiniBandスイッチやケーブルを追加することで、ネットワークの規模や帯域幅を拡張することができます。</p>
</li>
<li><span class="new_community_blog_detail_ul_circle"></span>
<p><strong>高信頼性:</strong> InfiniBandファブリックは冗長設計とフォールトアイソレーションメカニズムを組み込み、ネットワークの可用性とフォールトトレランスを強化します。ノードや接続に障害が発生しても、代替パスがネットワークの接続性を維持します。</p>
</li>
</ul>
<h3 class="community-restructure-h3">FS InfiniBandソリューション</h3>
<table style="border-collapse: collapse; width: 100.057%;" border="1">
<tbody>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;">番号</td>
<td style="width: 81.3953%; text-align: center;" colspan="2">種類</td>
</tr>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;"> 1</td>
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</tr>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;"> 2</td>
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</tr>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;"> 3</td>
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</tr>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;"> 4</td>
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</tr>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;"> 5</td>
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</tr>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;"> 6</td>
<td style="width: 41.6975%; text-align: center;"> NIC</td>
<td style="width: 39.6978%; text-align: center;"> <span class="lark-record-clipboard" data-lark-record-data="{&quot;rootId&quot;:&quot;HWI2dEibZoVfWRxcIvEcMndpnjb&quot;,&quot;text&quot;:{&quot;initialAttributedTexts&quot;:{&quot;text&quot;:{&quot;0&quot;:&quot;NVIDIA® InfiniBand Adapters&quot;},&quot;attribs&quot;:{&quot;0&quot;:&quot;*0*1+r&quot;}},&quot;apool&quot;:{&quot;numToAttrib&quot;:{&quot;0&quot;:[&quot;author&quot;,&quot;7243620854498705409&quot;],&quot;1&quot;:[&quot;link&quot;,&quot;https%3A%2F%2Fwww.fs.com%2Fc%2Fnvidiar-infiniband-adapters-4173&quot;]},&quot;nextNum&quot;:2}},&quot;type&quot;:&quot;text&quot;,&quot;referenceRecordMap&quot;:{},&quot;extra&quot;:{&quot;mention_page_title&quot;:{},&quot;external_mention_url&quot;:{}},&quot;isKeepQuoteContainer&quot;:false,&quot;isFromCode&quot;:false,&quot;selection&quot;:[{&quot;id&quot;:146,&quot;type&quot;:&quot;text&quot;,&quot;selection&quot;:{&quot;start&quot;:0,&quot;end&quot;:27},&quot;recordId&quot;:&quot;NROSdFbZLoNMuhxKGTIccEGJn0c&quot;}],&quot;payloadMap&quot;:{},&quot;isCut&quot;:false}" data-lark-record-format="docx/text"></span><a style="text-align: center;" href="https://www.fs.com/jp/c/nvidiar-infiniband-adapters-4173">NVIDIA® InfiniBandアダプタ</a></td>
</tr>
<tr>
<td style="width: 18.5763%; text-align: center;"> 7</td>
<td style="width: 41.6975%; text-align: center;"> スイッチ</td>
<td style="width: 39.6978%; text-align: center;"> <span class="lark-record-clipboard" data-lark-record-data="{&quot;rootId&quot;:&quot;HWI2dEibZoVfWRxcIvEcMndpnjb&quot;,&quot;text&quot;:{&quot;initialAttributedTexts&quot;:{&quot;text&quot;:{&quot;0&quot;:&quot;NVIDIA® InfiniBand Switches&quot;},&quot;attribs&quot;:{&quot;0&quot;:&quot;*0*1+r&quot;}},&quot;apool&quot;:{&quot;numToAttrib&quot;:{&quot;0&quot;:[&quot;author&quot;,&quot;7243620854498705409&quot;],&quot;1&quot;:[&quot;link&quot;,&quot;https%3A%2F%2Fwww.fs.com%2Fc%2Fnvidiar-infiniband-switches-4156&quot;]},&quot;nextNum&quot;:2}},&quot;type&quot;:&quot;text&quot;,&quot;referenceRecordMap&quot;:{},&quot;extra&quot;:{&quot;mention_page_title&quot;:{},&quot;external_mention_url&quot;:{}},&quot;isKeepQuoteContainer&quot;:false,&quot;isFromCode&quot;:false,&quot;selection&quot;:[{&quot;id&quot;:152,&quot;type&quot;:&quot;text&quot;,&quot;selection&quot;:{&quot;start&quot;:0,&quot;end&quot;:27},&quot;recordId&quot;:&quot;AJnHdXU3mo5TCSxAgPtc1vxFnGd&quot;}],&quot;payloadMap&quot;:{},&quot;isCut&quot;:false}" data-lark-record-format="docx/text"></span><a style="text-align: center;" href="https://www.fs.com/jp/c/nvidiar-infiniband-switches-4156">NVIDIA® InfiniBandスイッチ</a></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">FSソリューションズは、InfiniBandの最先端ネットワークソリューションを活用し、高性能コンピューティング機能をユーザーに提供します。様々なアプリケーションやユーザー要件に合わせたソリューションにより、FSはパフォーマンスを最適化し、高帯域幅、低レイテンシー、シームレスなデータ転送を実現します。</p>
<p class="blog_p padding_top_none community_blog_detail_p community_blog_detail_p1">FSと提携し、安定したInfiniBandネットワークを導入することで、新たな機会を引き出し、ビジネスの成長を加速し、全体的なユーザーエクスペリエンスを向上させることができます！</p>