InfiniBand, yüksek bant genişliği, düşük gecikme süresi ve yüksek güvenilirlik sunan bir sistem bağlantı mimarisidir. İlk olarak 2000'li yılların başında Future I/O ve Next Generation I/O girişimlerinin birleşimiyle geliştirilmiştir. PCI, PCI-X ve AGP gibi geleneksel veriyolu teknolojilerinin sınırlamalarını aşmak amacıyla tasarlanmıştır. Sunucular, depolama sistemleri ve ağ altyapısı arasında yüksek hızlı veri iletimi sağlamak amacıyla veri merkezleri, yüksek performanslı hesaplama (HPC), süper bilgisayarlar ve yapay zeka altyapılarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Mimari Yapı
InfiniBand mimarisi, OSI modeline benzer şekilde katmanlı bir yapıya sahiptir. Bu yapı beş temel katmandan oluşur:
- Fiziksel Katman (Physical Layer): Bakır veya optik kablolar üzerinden iletim sağlar. Veriler, lane adı verilen çoklu yollarla paralel biçimde iletilebilir.
- Bağlantı Katmanı (Link Layer): Veri çerçevelerinin (packet) iletiminden sorumludur. Hata tespiti, akış kontrolü ve güvenlik gibi mekanizmaları içerir.
- Ağ Katmanı (Network Layer): Paket yönlendirme ve ağ topolojisi yönetimini üstlenir.
- Taşıma Katmanı (Transport Layer): RDMA, send/receive gibi yüksek performanslı veri iletim yöntemlerini destekler.
- Uygulama Katmanı (Upper Layer Protocols): MPI (Message Passing Interface) gibi yüksek seviyeli uygulamalarla iletişimi sağlar.
InfiniBand, point-to-point bağlantıların yanı sıra switch'lerle desteklenen fat-tree, mesh ve torus gibi topolojilerde de çalışabilir. Yönetim altyapısı SM (Subnet Manager) üzerinden yapılandırılır.
Performans ve Teknik Özellikler
InfiniBand, yüksek hızlı veri iletimi ve düşük gecikme süresiyle öne çıkar. 1X, 4X, 8X ve 12X lane yapılandırmalarıyla farklı hızlar elde edilebilir. Başlangıçta SDR (Single Data Rate - 2.5 Gbps) ile başlayan InfiniBand teknolojisi, şu anda HDR (High Data Rate - 200 Gbps), NDR (Next Data Rate - 400 Gbps) ve planlanan XDR (eXtreme Data Rate - 800 Gbps) gibi gelişmiş standartları desteklemektedir.
- Gecikme: Mikro saniye altı seviyelerde ölçülür.
- Bant Genişliği: Yüzlerce Gbps seviyesine ulaşabilir.
- RDMA: Bellekten belleğe veri aktarımı için işlemciye ihtiyaç duymadan doğrudan iletişim sağlar.
- QoS: Hizmet kalitesi ve önceliklendirme sunar.
- Veri bütünlüğü: CRC, hata algılama ve düzeltme mekanizmaları içerir.
Bu özellikleri sayesinde InfiniBand, özellikle HPC ve veri yoğun uygulamalarda tercih edilmektedir.
InfiniBand ile Ethernet Karşılaştırması
Özellik | InfiniBand | Ethernet |
Gecikme | Mikro saniye altı | Mikro saniye ila milisaniye arası |
RDMA Desteği | Dahili | Harici (RoCE, iWARP) |
Bant Genişliği | 200–400 Gbps (HDR/NDR) | 100 Gbps (standart) |
CPU Kullanımı | Düşük | Görece yüksek |
Protokol | Özel (Verbs, ULP) | TCP/IP |
Kullanım Maliyeti | Yüksek | Görece düşük |
InfiniBand, düşük gecikme ve yüksek aktarım hızına sahip sistemlerde tercih edilirken, Ethernet daha geniş kapsamlı ve ekonomik çözümler için kullanılır.
Kullanım Alanları
InfiniBand teknolojisi aşağıdaki alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır:
- Yüksek Performanslı Hesaplama (HPC): Süper bilgisayar kümelerinde temel veri yolu olarak kullanılır.
- Veri Merkezleri: Depolama ağları (SAN/NAS) ve blade sunucu sistemlerinde yüksek hızlı veri aktarımı sağlar.
- Makine Öğrenimi ve Yapay Zeka: Büyük veri kümelerinin eğitiminde GPU kümeleri arasında yüksek bant genişliği sunar.
- Finansal Sistemler: Düşük gecikme süresi sayesinde yüksek frekanslı alım-satım uygulamalarında tercih edilir.
- Üniversiteler ve Araştırma Kurumları: Bilimsel simülasyonlar ve paralel hesaplama uygulamaları için kullanılır.
