InfiniBand旭日初昇

本文作者:admin       點擊: 2006-11-14 00:00
前言:
電腦互連技術的推陳出新在業界並不常見,這一點從乙太網路技術的發展便可窺知一二。乙太網路已主宰市場超過20年的時間—乙太網路的第一個標準規格於1983年時通過審核,快速乙太網路(Fast Ethernet)在1995年問市,千兆乙太網路(Gigabit Ethernet, Gig-E)在1999年推出,而10 Gigabit乙太網路(10Gbe)則是2002年發佈的最新標準規格。乙太網路的競爭對手—Token Ring,有段時間發展得有聲有色,但近年來卻逐漸走下坡。雖然市場上仍有如FDDI等競爭技術,但市佔率接近100%的乙太網路,發展腳步卻從未停止。2000年,一項名為InfiniBand的高速互連標準正式發表,並且在初期就已鎖定10 Gigabit(10Gb)市場。到現在,許多廠商已推出支援60Gb的產品,甚至120Gb的InfiniBand產品也即將問市。由此看來,乙太網路產品供應商是否該擔心未來的發展呢?

理想的投資

許多對InfiniBand技術抱持反對意見的人認為,既然現有的千兆乙太網路或光纖通道(Fibre Channel, FC)就已經可以滿足所有應用對效能的需求,那麼為何需要移轉至InfiniBand?然而,這個問題忽略了一個重點,那就是並非每項技術採購計畫的目的都是為了追求效能。舉例來說,當2Gb光纖通道問市之際,原本的1Gb光纖通道基礎架構的效能,也尚未被大多數廠商充份利用。雖然如此,我們在市面上卻已經很難找到新推出的1Gb產品。同樣的道理,在4Gb光纖通道產品問市、且價格與2Gb拉近後,2Gb光纖通道產品亦越發少見。可以預見的是,在未來六個月間,市場上將更難買到2Gb的光纖通道產品。由此可見,決定購買4Gb光纖通道產品的客戶,考量的絕對不只是效能這一項單一因素。

「效能」固然是其中企業採購的要素之一,但更重要的理由卻是「既有投資的保障」。如果2Gb光纖通道產品很快就會在市面上消失,那麼廠商之前針對2Gb光纖通道基礎建設的投資,就無法獲得保障。10Gbe的乙太網路產品,是乙太網路技術發展後期推出的解決方案,但10Gbe的InfiniBand產品卻是InfiniBand技術的新興產品。昇陽(Sun Microelectronic)已宣佈旗下的Utility Computing Grid產品,將運用InfiniBand技術,IBM的刀鋒型系統也採用InfiniBand、HPC市場先鋒,同時也是最重要的廠商SGI公司,已將InfiniBand技術整合至Altix伺服器及TP9700儲存裝置。而這些只是眾多實例中的一小部份。從上述例子中可以得知,採用InfiniBand技術對廠商而言,將能夠確保先前的投資不會因為技術淘汰而浪費。

既然10Gbe這項技術不會很快被淘汰,那麼何不直接購買10Gbe的產品就好?最主要的原因是10Gbe成本相當昂貴,其交換器、路由器等基礎建設的成本非常高。即使是現今功能最強大的伺服器,若沒有安裝TCP/IP處理引擎(TOE)介面卡,也很難趨動10 Gbe。也就是說,對10Gbe技術而言,TOE介面卡不但所費不貲,而且還是必備的裝置。因此,所謂的「升級」至10 Gbe,其實是整個基礎建設徹底更新,而非僅是單純的升級。

反觀InfiniBand的成本就低廉許多,其主機通道配接器(Host Channels Adapters, HCA)與交換器的成本均較10 Gbe TOE介面卡及10 Gbe交換器的成本來得低。許多伺服器已內建原生型的InfiniBand支援功能,因此不需HCA。而許多刀鋒型伺服器也已推出InfiniBand的刀鋒型機箱。若用戶考慮將基礎建設更換成InfiniBand或10Gbe,InfiniBand將會是成本較為低廉的解決方案選擇。

InfiniBand推出的時間比10 Gbe還要早兩年,目前市面上已安裝有數百萬個運用InfiniBand技術的產品,作業系統已支援原生型InfiniBand技術,許多一線大廠亦著手開發支援InfiniBand的技術。

除了投資保障與極富吸引力的價位外,InfiniBand的低複雜度特性,更提供另一方面的成本節省效益。典型的運作伺服器通常有三個甚至三個以上的網路連結埠。每部伺服器都有一個網路連線(乙太網路)來建構區域網路,使其他電腦能與其進行通訊,而這是必備的配備。有些伺服器甚至會設計一個專屬的網路連線(乙太網路)來支援備份資料傳輸。第三種常見的網路連線就是連結至儲存區域網路(Storage Area Network, SAN)的光纖通道,用來存取高速、智慧型的磁碟儲存裝置。由於伺服器必須支援相當多的連結,因此叢集伺服器通常還有另一個專屬的網路連線,來進行叢集內部的通訊。隨著伺服器走向輕薄短小的設計,這些網路連結埠必須佔用更為寶貴的機體空間。 

然而,在InfiniBand的協助下,只需要一個InfiniBand連結埠就能取代上述所有連結埠。對於已搭載原生型InfiniBand連結埠的伺服器而言,在不需增加成本的情況下就能連結至InfiniBand網路。同時,InfiniBand亦將網路基礎建設的數量精簡成一部伺服器:以往必需使用三個乙太網路交換連結埠以及一個光纖通道連結埠,現在只要一個InfiniBand連結埠就能取而代之,預期將大幅節省交換器、網路線、耗電及冷卻方面的成本。 

鎖定市場

InfiniBand並非一項適用於任何市場的技術。對於許多資料中心而言,現有的基礎建設已能充份滿足效能需求,因此毌須進行升級。而對於考慮升級至10 Gbe的用戶而言,就應該考慮InfiniBand。由於InfiniBand經常與高效能運算環境相提並論,因而常被忽略。但InfiniBand的優點不僅只於此,在下面的情況中,InfiniBand都能夠發揮極大的效益:

災難復原

任何強固的災難復原計畫都是以快速、可靠的備份為基礎。大多數備份仍是從應用伺服器開始,透過區域網路或是專屬的區域網路,將資料傳送至備份伺服器。備份伺服器通常有多個網路卡,能處理來自多部伺服器的備份資料。

借由採用InfiniBand來取代主力運轉區域網路與備援區域網路,能節省成本(省下主機與交換器網路的連結埠)、提昇應用伺服器的效能(使用速度更快、延遲更低的網路),以及縮短備份的時間。對於已在儲存區域網路上建置磁碟對磁碟備份解決方案的用戶而言,InfiniBand儲存裝置帶來更高的效能,可進一步縮短完成備份所需的時間。 

過去幾年來,企業級資料複製解決方案在中階市場大放異彩。愈來愈多企業現今在各個儲存裝置之間複製資料,針對其災難復原計畫提供另一層保護機制。相較於現今的光纖通道SAN,內含原生型InfiniBand支援能力的儲存裝置能更有效率地在裝置之間複製資料。
 
叢集

建置叢集式伺服器解決方案有兩項理由。第一,最常見的因素就是防止單一伺服器故障造成運作停擺。當某部伺服器故障時,叢集中其餘的伺服器就能立即承接其原先的作業。第二項因素則是提高在叢集系統中各項應用的效能。現今的叢集通常利用一條專屬網路來傳送資料、連結叢集中的各個節點。這類通訊雖對頻寬沒有很高的需求,但要求低延遲的效率。而InfiniBand的延遲遠低於乙太網路,正是這類網路的最佳選擇。小型叢集(兩個節點)可能還不需要InfiniBand,但隨著日益大型化的Oracle RAC逐漸普及,對於InfiniBand等級的延遲效率需求就會越發顯著。 

另一項市場趨勢就是共用檔案系統的概念。NFS已主宰市場一段時日;現今也有愈來愈多客戶採用SAN共用式檔案系統。雖然從技術層面來說,共用檔案系統並不屬於叢集,但它的確能讓伺服器分享資源,並和叢集系統一樣依賴TCP/IP網路(通常是乙太網路)來管理資源的分享。運用低延遲的InfiniBand解決方案來取代這種網路,將大幅改進共用檔案系統的效能,並讓這些解決方案的效能更接近非分享式的檔案系統。 

網格運算

隨著愈來愈多企業體認到網格解決方案的利益,網格運算成為一項熱門的新興技術。網格運算不是一項實體的產品,而是一種分享運算資源的觀念。就廣義的定義而言,在網格環境中,所有運算資源(伺服器與儲存設備)都匯整在一個大型區間內進行分享。網格解決方案基本上是一個大型叢集,內含共用的檔案系統,適合支援高效能的運算環境,能協助企業提高運算資源的使用效率。這種低延遲以及最少的基礎建設(佈線、交換器等)的環境對於InfiniBand而言,是極為理想的解決方案。

別忽略InfiniBand是一種高效能運算解決方案的特性。InfiniBand的效能從起初開始發展的10 Gb/sec,到目前已有60 Gb/sec的解決方案問市,未來也有業者將會開發120 Gb/sec的解決方案,卓越的效能僅是InfiniBand的優點之一。InfiniBand亦提供相當誘人的節省成本優勢,以及極具吸引力的投資報酬潛力。許多人相當滿意乙太網路解決方案的性能,並看好10 Gb/sec將成為下一波升級的目標。另外一些分析專家則認為10Gbe能滿足所有人未來的需求。一般民眾對於Gig-E也抱持相同的看法。現今,NFS與iSCSI解決方案正將Gig-E推向極限。不久後,一般使用者就會普遍使用10 Gbe產品。當有更強解決方案問市時,期待繼續仰賴進步速度遲緩的乙太網路,可能就不是所有人的最佳選擇。InfiniBand針對叢集、通訊,以及儲存等系統提供單一整合式互連線路。若您需要更高的效能,並希望降低網路的複雜度,或是正考慮轉移至10 Gbe,InfiniBand將是一個能夠滿足,甚至超越預期效益的選擇。

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