High-Speed-Schnittstelle Was ist InfiniBand?

InfiniBand ist eine Hardware-Schnittstelle, über die mit hoher Geschwindigkeit kommuniziert werden kann. Sie ermöglicht Datenübertragungsraten von bis zu mehreren Gigabyte pro Sekunde und kommt in High-Performance-Umgebungen zum Einsatz. Typische Anwendungen sind Verbindungen zwischen Servern in einem Cluster oder zwischen Servern und Massenspeichern.

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InfiniBand setzt sich aus den beiden englischen Begriffen infinite und bandwidth zusammen, was im Deutschen „unendliche Bandbreite“ bedeutet. Es handelt sich um eine Spezifikation für eine Kommunikationsschnittstelle, mit der sich Geräte im High-Performance-Umfeld mit hohen Übertragungsraten verbinden lassen. Je nach Verbindungstyp sind Übertragungsraten von bis zu drei Gigabyte pro Sekunde und mehr (in neueren Entwicklungsstufen) möglich.

Typische Einsatzbereiche sind Verbindungen zwischen Servern in einem Server-Cluster oder Verbindungen zwischen Servern und Massenspeichergeräten. Entstanden ist InfiniBand Ende der 1990er-Jahre aus den zwei konkurrierenden Systemen Future I/O und Next Generation I/O (NGIO). Beteiligt waren Unternehmen wie Compaq, IBM, Hewlett-Packard, Intel, Microsoft und Sun Microsystems.

Im Jahr 2000 veröffentlichte die InfiniBand Trade Association (IBTA) die erste Spezifikation der InfiniBand-Schnittstelle. Es existieren Treiberunterstützungen der Hardware-Schnittstelle für Betriebssysteme wie Linux, Solaris FreeBSD, HP-UX, Windows, macOS oder VMware vSphere.

Merkmale von InfiniBand

• Übertragungsraten von bis zu drei Gigabyte pro Sekunde (in neueren Entwicklungsstufen auch mehr),

• Unterstützung verschiedener Betriebssysteme,

• serielle Vollduplex-Übertragung,

• bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindungen,

• niedrige Latenzzeiten,

• Unterstützung von Quality of Service,

• Übertragung per Glasfaser oder Twisted-Pair-Kabel.

Funktionsweise von InfiniBand

Die InfiniBand-Kommunikation kennt folgende vier Komponenten:

• Host Channel Adapter (HCA) – Netzwerkkarte eines Rechners,

• Target Channel Adapter (TCA) – Netzwerkkarte eines Peripheriegeräts wie eines Massenspeichers,

• InfiniBand-Switch,

• InfiniBand-Router.

Ein oder mehrere HCAs sind über einen InfiniBand-Switch mit ein oder mehreren TCAs oder anderen HCAs verbunden. InfiniBand-Router stellen Verbindungen zwischen lokalen Subnetzen her. Die Verbindungen werden mit verschiedenen Geschwindigkeitsklassen (1x, 4x, 12x) aufgebaut. Es handelt sich um bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit niedriger Latenzzeit im Mikrosekundenbereich.

Pro Kanal beträgt die Geschwindigkeit in jede Richtung 2,5 Gigabit pro Sekunde. Es lassen sich bis zu zwölf Kanäle (12x) bündeln. Neuere Entwicklungen gestatten bis zu zehnfach höhere Datenraten von bis zu 300 Gigabit pro Sekunde.

Die Übertragung findet seriell mit Paketen statt. Die Pakete haben Header mit Adressen und sind mit Fehlerkorrekturinformationen versehen. Einzelne Datenpakete haben eine Länge von 4.096 Bytes. InfiniBand kann über Twisted-Pair-Kabel, wie sie für 10-Gigabit-Ethernet genutzt werden, oder über Glasfaserkabel kommunizieren. Mit Glasfaserkabeln lassen sich Entfernungen von bis zu zehn Kilometern überbrücken.

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