Comparación de las redes HPC: InfiniBand vs Ethernet

[CIUDAD, FECHA] — La implacable demanda de procesamiento más rápido y conjuntos de datos más grandes en la investigación científica, el entrenamiento de IA y las simulaciones complejas ha puesto a las redes HPC en el punto de mira. La elección de la tecnología de interconexión ya no es un detalle de backend, sino un determinante principal del rendimiento y la eficiencia generales del sistema. El largo debate de InfiniBand vs Ethernet sigue evolucionando, con Mellanox de NVIDIA (ahora parte de NVIDIA Networking) liderando la innovación en ambos frentes. Este análisis desglosa los diferenciadores clave que dan forma al futuro de la infraestructura de supercomputación.

En el corazón del debate sobre las redes HPC está el rendimiento bruto. InfiniBand ha mantenido consistentemente el liderazgo en el rendimiento de las aplicaciones, como resultado de su filosofía de diseño que prioriza la baja latencia y el alto rendimiento para los cálculos paralelos estrechamente acoplados.

• Latencia: La arquitectura de conmutación de paso directo de InfiniBand ofrece una latencia de extremo a extremo a menudo por debajo de 1 microsegundo, crucial para el tráfico MPI en la computación científica. Ethernet, aunque mejora con RDMA (RoCEv2), normalmente exhibe una latencia ligeramente mayor debido a la conmutación de almacenamiento y reenvío y a la sobrecarga de la pila TCP/IP.
• Rendimiento: Ambas tecnologías ofrecen soluciones de 400 Gb/s en la actualidad, con 800 Gb/s y más en la hoja de ruta. Sin embargo, los mecanismos nativos de RDMA y control de congestión de InfiniBand a menudo proporcionan un ancho de banda más consistente y predecible para las cargas de trabajo HPC exigentes.

La diferencia fundamental radica en su arquitectura. InfiniBand es una pila integrada donde la NIC, los conmutadores y el software están diseñados y optimizados juntos. Ethernet, por el contrario, es un estándar abierto con interoperabilidad de múltiples proveedores, que ofrece más opciones pero potencialmente menos optimización.

La explosión de la IA se ha convertido en un campo de batalla clave. Las soluciones InfiniBand Mellanox de NVIDIA, de extremo a extremo, estrechamente acopladas con sus plataformas de computación GPU, son el estándar de facto en los clústeres de investigación de IA de primer nivel. Características como NVIDIA SHARP™ (computación en red) aceleran drásticamente las operaciones colectivas al descargar las operaciones de reducción al conmutador, reduciendo los tiempos de entrenamiento para modelos grandes. Si bien Ethernet está logrando importantes avances con RoCE, el margen de rendimiento de InfiniBand y la pila optimizada para la comunicación directa de GPU a menudo lo convierten en la opción preferida para las cargas de trabajo de IA más exigentes.

La elección entre InfiniBand y Ethernet no se trata de declarar uno universalmente mejor, sino de alinear la tecnología con los requisitos específicos de la carga de trabajo y las preferencias operativas.

• Elija InfiniBand para: Máximo rendimiento de la aplicación, menor latencia, trabajos de entrenamiento de IA más grandes y entornos que buscan una solución de estructura llave en mano totalmente optimizada.
• Elija Ethernet para: Entornos hiperconvergentes, HPC nativo de la nube, clústeres que requieren una integración profunda con las redes empresariales existentes y presupuestos sensibles al posible costo adicional de la tecnología especializada.

El futuro de las redes HPC no es un escenario en el que el ganador se lo lleva todo. En cambio, vemos un panorama de coexistencia. Es probable que InfiniBand continúe dominando el pico de la supercomputación crítica para el rendimiento y la investigación de IA. Ethernet, impulsado por su naturaleza ubicua y la rápida adopción tecnológica (como los esfuerzos del Consorcio Ultra Ethernet), continuará capturando una parte significativa del mercado, especialmente en las implementaciones de HPC de escalamiento horizontal y comercial. La innovación de Mellanox de NVIDIA en ambos campos garantiza que los usuarios tengan opciones potentes y basadas en datos para su decisión específica de InfiniBand vs Ethernet.

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