Interconnessioni ad Alte Prestazioni: un confronto

Ethernet, InfiniBand, Omni-Path. A confronto le tre principali soluzioni del networking ad alte prestazioni ed il loro posizionamento nel settore.

ethernet switch, interconnessioni ad alte prestazioni

Le Interconnessioni ad Alte Prestazioni (High Performance Interconnects, da ora HPI) sono divenute negli ultimi anni una parte fondamentale dei sistemi IT. A fungere da traino al segmento delle HPI, attualmente ai vertici del mercato networking, la crescente popolarità di tecnologie come il cloud computing, Big Data, machine learning. In generale e come suggerisce il nome, le HPI sono impiegate per applicazioni che necessitano di basse latenze ed ampia larghezza di banda, ad esempio particolari applicazioni enterprise o applicazioni HPC (High Performance Computing) caratterizzate da cluster distribuiti ed un elevato numero di nodi – il che rende cruciale la qualità delle comunicazioni tra nodi.

Le principali soluzioni del mercato HPI sono attualmente tre: Ethernet, InfiniBand ed Omni-Path. Uno studio effettuato da OrionX (ripreso dal portale NextPlatform) ha voluto analizzare ciascuna delle tecnologie stabilendo quale sia la migliore. Prima di visionare l’infografica con il verdetto dei ricercatori, vediamo di approfondire meglio il tema HPI osservando più da vicino le soluzioni menzionate ed i criteri di valutazione adottati.

Interconnessioni a confronto

Ethernet non ha bisogno di presentazioni essendo il rappresentante per eccellenza delle tecnologie standardizzate dedicate al networking e “sulla scena” ormai da più di trent’anni (lo standard 1.0 risale al settembre 1980). InfiniBand giunge invece sul mercato nel 2000 (versione 1.0 dell’architettura) per poi diventare successivamente tra le più supportate dai vendor hardware (uno dei criteri dello studio), non sorprende quindi ritrovarla in quasi la metà dei supercomputer della top500 – incluso il nuovo leader Sunway TaihuLight. L’architettura Omni-Path rappresenta invece l’ultima arrivata della categoria, definizione che tuttavia non è applicabile all’azienda dietro al progetto (Intel) nato nel 2012 grazie alla fusione di  tecnologie mutuate da precedenti acquisizioni.

L’ampiezza di banda è un’altra delle caratteristiche valutate nel report. Da questo punto di vista Ethernet non ha niente da invidiare ai concorrenti che si attestano ugualmente sui 100GB/s (velocità di picco). A seguire i tempi di latenza ottenibili cambiano invece le carte in tavola favorendo le soluzioni più recenti: se un ottimo switch Ethernet può infatti garantire valori nell’ordine dei 3 microsecondi, InfiniBand può andare sotto il microsecondo, uno scarto che può sembrare a prima vista “contenuto” ma che in realtà influisce notevolmente sulle prestazioni.

E’ interessante ora parlare dei differenti approcci adottati da ciascuna tecnologia per la gestione del carico di lavoro derivante dalle operazioni di rete, che a sua volta influisce sulle scelte costruttive e di design degli switch. Se il processing avviene al livello degli switch o dell’host channel adapter si parla di offload design; se invece sono i processori del server ad essere chiamati in causa, si parla di onload design. Ethernet ed Omni-Path (non sorprende visto il settore in cui opera Intel) si affidano a quest’ultimo mentre InfiniBand al primo. In ogni caso sono le aziende a scegliere le modalità operative più adatte alle loro esigenze: un setup onload (maggiore numero di CPU nel server) incrementa ad esempio il numero di messaggi inviati lasciando tuttavia meno capacità computazionale disponibile per le applicazioni.

Veniamo infine al grafico elaborato da OrionX:

HPI - grafico interconnessioni (OrionX)

HPI – grafico interconnessioni (OrionX)

In base all’ampio supporto/diffusione ed alla maturità raggiunta dalla tecnologia, InfiniBand viene posizionata dagli analisti ai vertici della categoria. La soluzione Intel si colloca in seconda posizione e nonostante la scarsa diffusione viene elogiata per i punteggi ottenuti in sede di valutazione; chiude la classifica Ethernet che, sebbene sia la scelta principale per workload di generose dimensioni (superiori a quelle dei workload InfiniBand) non offre le medesime prestazioni dei competitor.

 

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