Ea are o explicație logică - cluster realizează calcul de înaltă performanță, la o soluție de cost relativ scăzut. Cu toate acestea, această abordare la crearea de supercomputere are „pe dos.“ În primul rând, creșterea cererii pentru supercomputer software-ul responsabil de calcul distribuit. În al doilea rând, pentru funcționarea normală a soluției de cluster are nevoie de un sisteme de comunicare puternice. Cu toate acestea, pentru orice interconecteaza supercalculatoare a fost și rămâne un element esențial al arhitecturii. Cu toate acestea, construcția clusterului supercomputer are propriile sale caracteristici pentru a crea interconecteaza, care vor fi discutate în acest articol.
Cerințe pentru infrastructura de rețea
supercomputer de infrastructură de rețea. creată pe baza cluster, care se află într-un anumit centru de date și integrează resurse distribuite geografic, trebuie să îndeplinească mai multe cerințe. Evident, principala sarcină a unui mediu de comunicare pentru a oferi un mediu transparent pentru interacțiunea tuturor elementelor de calcul incluse în supercomputer.
Aceasta impune o cerință privind infrastructura de rețea pentru a minimiza întârzierile în transmiterea datelor. Doar pentru a partaja cantități mari de informații necesare pentru a asigura o lățime de bandă largă. Schema de construire a unei infrastructuri de rețea supercomputer ar trebui să împiedice un singur punct de eșec și să ofere posibilitatea de a scala în continuare resursele de calcul.
În cele din urmă, infrastructura de rețea trebuie să fie eficiente energetic. Această cerință nu este un semn de a ecologiștilor reducere rezonabilă a consumului de energie mediu de comunicare într-o mare măsură, facilitează o potențială creștere a performanțelor unui supercomputer. Energia electrică este o resursă valoroasă, care este mai bine să redistribui în favoarea elementelor de calcul ale unui supercomputer.
topologii și tehnologii de rețea
In ciuda avantajelor evidente, supercomputere cu dispersie de construcție are dezavantajele sale. În special, întreținerea complicată a infrastructurii de rețea. Scara sistemului „circulator“ al supercomputer moderne impresionante. Având în vedere că lungimea totală a conexiunilor de cablu ale japonez supercomputer Earth Simulator depaseste 2.400 km. Trebuie remarcat faptul că această mașină de standardele de azi nu are caracteristici deosebite.
La fel de impresionante sunt sarcinile asociate cu infrastructura de rețea de depanare. În plus față de situațiile banale, atunci când există un eșec complet al unui anumit domeniu de interconectare, pot exista variante în care există o scădere a indicatorilor de calitate. De exemplu, apariția unei întârzieri suplimentare sau reducerea ratei de transmisie. La o densitate mare a infrastructurii de rețea compuși supercomputer identificarea cauzelor astfel de „poluotkazov“ devine o sarcină trivial.
Prin urmare, dezvoltatorii de supercomputere devine o chestiune de a alege topologia și tehnologia optimă pentru a construi infrastructura de rețea.
Eficiența oricărei topologie de rețea utilizată pentru construcția unei rețele corporative și pentru a crea un supercomputer, se măsoară, în special, numărul de trepte între noduri (hamei) pentru transmisia de date între elementele ultraperiferice ale sistemului. În prezent, ne-am răspândit mai multe tipuri de topologii, care sunt utilizate pentru a crea un supercomputer sistem de comunicare.
Arhitectura tradițională a infrastructurii de rețea include trei niveluri de ierarhie. accesul, agregarea și miez. În practică, nu utilizați întotdeauna aceste niveluri. Dacă un supercomputer este o soluție a cărei noduri de calcul sunt plasate într-un singur dulap, este un nivel de acces suficient. Cu toate acestea, trebuie să folosim ierarhia verticală întreg în punerea în aplicare a proiectelor la scară largă, și să ia în considerare dezavantajele sale.
Dezvoltarea unei arhitecturi de topologie ierarhică deveni „îngroșat copac“ (copac de grăsime). proiectat în 1985 de către Charles Leiserson la Universitatea din Massachusetts. Spre deosebire de alte topologie arbore, în care orice comunicare între nodurile egale în compuși arbore de lățime de bandă de grăsime crește pe măsură ce se apropie de rădăcina copacului. În practică, utilizează în mod obișnuit o dublare a capacității la fiecare nivel.
De asemenea, merită să menționăm plasă completă (mesh) arhitectura infrastructurii de comunicații. Această variantă de realizare prezintă o fiabilitate excelentă, lungimea căii de transmitere de date scăzut, dar foarte slab scalate.
Fiecare dintre topologii considerate are propriile avantaje și dezavantaje, astfel încât alegerea variantelor de rețele de comunicații de arhitectură depinde de mărimea supercomputer cluster, precum și perspectivele de extindere ulterioară a acestuia.
Rolul important jucat de alegerea tehnologiei utilizate pentru transmiterea asupra datelor de infrastructură de rețea supercomputer. În prezent, ei găsesc mai multe tehnologii de aplicare a acestora, dintre care majoritatea este o soluție de proprietate a unui anumit producător.
Cu câțiva ani în urmă a fost de tehnologie foarte popular Myrinet. propusă de Myricom. Soluții construite folosind această tehnologie oferă rata de transmisie la 1250 Mbit / s, cu o întârziere de cel mult 10 microsecunde. Astăzi, numărul de supercalculatoare incluse în lista Top500 și utilizarea infrastructurii de cluster pentru tehnologia Myrinet, nu depășește 2%.
La doar tehnologii de rețea de nișă necesare pentru a efectua QsNet. mediu de comunicare de la compania Quadrics. și SCI. Dolphin creat de companie. Ambele tehnologii au latență scăzută (2 până la 4 ms) și viteze mari de transmisie (între 200 la 900 Mbit / s). Soluțiile bazate pe aceste tehnologii sunt adesea folosite în crearea de supercomputere unice bazate pe grupuri mari de nivel teraflopi.
A existat tehnologia InfiniBand pe scară largă. descrie o mare viteză magistrală serială comutată. Dezvoltarea tehnologiei implicate în asociația InfiniBand Trade Association. Rata de transmisie reală nu este mai mare de aproximativ 7 microsecunde până la 800 Mbit / s și un timp de întârziere. În piață cele mai comune soluții hardware InfiniBand de la producători, cum ar fi Cisco, Qlogic, Mellanox, Voltaire.
Pentru infrastructura centrelor de date este oferit Ethernet-un fel, lipsit de dezavantajele cu care este pus rețele de telecomunicații. Această lipsă de livrare garantată în versiunea Ethernet obișnuită. Utilizarea Ethernet pentru a transmite aplicații critice de date necesită crearea unui nou standard, numit convergentă Ethernet îmbunãtãþit (ECE) sau DataCenterBridgind (DCB). Acest nume dublu asociat cu dezvoltarea acestui standard de către diferite organizații. Cu toate acestea, în centrul ambelor evoluții sunt aceleași principii, ceea ce sugerează că aceste nume sunt sinonime. Ea are caracteristici similare tehnologia DataCenterEthernet (DCE), dezvoltat de Cisco.
Mecanismele standard, ECE / DCB de livrare de pachete puse în aplicare fără pierdere pe baza distribuției de trafic în diferitele niveluri de prioritate și alocarea pentru fiecare nivel al lățimii de bandă specificată (crearea unui canal virtual). În timpul unei suprasarcini în rețea fluxurile cu nivel de prioritate scăzută „frânată“, sărind peste înainte întârziere sensibile de trafic, la care, de exemplu, includ sisteme de stocare a datelor de trafic.
Avantajul incontestabil al Ethernet pentru centre de date este integrarea cu tehnologia standard Fibre Channel over Ethernet (FCoE), care oferă o combinate într-o singură infrastructură, rețele LAN și SAN, fără a pierde avantajele pe care le posedă.
În practică, introducerea standardelor ligamentelor ECE / FCoE simplifică infrastructura de rețea de centre de date cu sistem de stocare distribuit. protocoale CEE și FCoE vă permit să combinați fluxuri de Ethernet tradiționale și interfețe Fibre Channel 10 GbE și, prin urmare, reducerea numărului de porturi fizice în echipamentele de comutare și server.
Ethernet furnizorii de centre de date și soluțiile lor
Având în vedere popularitatea largă de Ethernet, soluțiile sale pentru infrastructura rețelei de centre de date bazate pe această tehnologie oferă o mulțime de companii.
AristaNetworks Compania oferă două linii de switch-uri, lucrul cu interfețe 10GE. Acesta Arista Arista 7500 și 7100, care sunt capacități diferite și numărul de porturi acceptate.
O gamă largă de echipamente pentru construirea comunicării rețelei de centre de date oferite de brocart. în multe privințe, ea a fost promovată de recenta achiziție a producătorului bine-cunoscut de turnatorie echipamente de retea. Portofoliul companiei include soluții FCX FCX 624 și 648, TurboIron24X Switch, NetIronMLX serie routere pentru strat de agregare centru de date și de bază, precum și linia recent anunțată a echipamentelor de comutare Cluster virtual (VCS). Conform producătorului, VCS va avea o mare densitate, întârziere mai mică de 2 ms și mai puțin de 7 wați de putere per port.
A venit în acest an pe piața românească, compania Force10 Networks este specializată în proiectarea și fabricarea de dispozitive de rețea de înaltă performanță. În special, centrul de date al companiei livrează linia „E“ switch-uri. Conform producătorului, echipamentul are cea mai mare densitate de port în HPC-piață.
În afară de tehnologia Ethernet și compania nu a trecut Myricom. care oferă o soluție Myrinet-10G. Acest echipament permite aceeași infrastructură de rețea integrată pentru tehnologiile Myrinet și Ethernet. firma BladeNetworkTechnologies ofera G8100 modele RackSwitch și G8124, care au fost special concepute pentru sistemele de grup de centre de date de construcție. Voltaire Compania aprovizionează piața cu două modele de 10 switch-uri GE. Aceasta este Vantage Vantage 8500 și 6024.
După cum se poate observa din această scurtă trecere în revistă, piața internă este reprezentată de o gamă foarte largă de echipamente pentru construirea supercomputer de infrastructură de rețea bazată pe tehnologia Ethernet.