Was ist InfiniBand und wofür wird es verwendet?

InfiniBand (IB) ist eigentlich ein seit 1999 verwendeter Markenbegriff, der früher als System I/O bezeichnet wurde. Infiniband wurde überraschend geprägt, als zwei Duelldesigns auf dem Markt fusionierten, dies geschah, nachdem man erkannt hatte, dass es der richtige Ansatz ist, um zukünftige Einschränkungen in der Branche zu verhindern, da die bestehenden Designs nicht mehr den Bedürfnissen zukünftiger Server entsprechen würden.

Die beiden konkurrierenden Designs waren:  Zukünftige I/O - entwickelt von IBM, Compaq und Hewlett-Packard, und Next Generation I/O - entwickelt von Microsoft, Intel und Sun Microsystems.  In der Zuversicht, dass sowohl die Industrie als auch die Endverbraucher von der Fusion profitieren werden, gründeten sie die InfiniBand Trade Association oder IBTA, die derzeit über 220 Mitglieder hat.

Zukünftige I/O und Next Generation I/O sind Input/Output-Architekturen, die das traditionelle PCI- oder Peripheriekomponenten-Verbindungssystem ersetzen sollten. Warum muss der PCI-Bus ausgetauscht werden?  Hauptsächlich deshalb, weil der PCI-Bus zum Engpass wurde, der die Leistung von Hochgeschwindigkeits-Datenservern einschränkt, weil er auf etwa 500 Mbit/s nur für gemeinsame Daten beschränkt ist.  PCI dominierte die Branche seit Anfang der 90er Jahre mit einem großen Upgrade im Berichtszeitraum: von 32 Bit/ 33 MHz auf 64 Bit/66 MHz. Der PCI-X, der die Technologie einen Schritt weiter auf 133 MHz brachte, wurde für eine längere Nutzung der PCI-Architektur in der Industrie projektiert. Allerdings wurde das Internet weltweit so populär, dass die Nachfrage stetig zunahm und fast keine Ausfallzeiten auftraten. Die Notwendigkeit, ständig erreichbar zu sein, zuverlässige Leistung mit ausfallsicherem System, das sind Dienstleistungen aus dem Web, Datenspeicherfunktionen des Internets, Anwendungen, Datenbankserver und Unternehmenssoftware-Systeme usw., hat den Spielplan der Marktteilnehmer verändert.  Darüber hinaus entscheiden sich viele dafür, den Speicher vom Server in isolierte Speichernetzwerke zu verlagern und Daten über fehlertolerante Speichersysteme zu verteilen - ein Trend in der Branche.  Solche Anforderungen erfordern mehr Bandbreite und das Bussystem hat das Niveau erreicht, das die PCI-Verbindungsarchitektur nicht mehr erfüllen kann.

So entwickelte IBTA das sogenannte InfiniBand. Was ist Infiniband?
InfiniBand ist eine Switch-basierte Punkt-zu-Punkt serielle I/O-Verbindungsarchitektur, die für das heutige System entwickelt wurde und die Anforderungen der nächsten Generation skalieren kann.  Es arbeitet mit einer Basisgeschwindigkeit von 2,5 Gb/s oder 10 GB/s pro Portverbindung in jede Richtung.  Es handelt sich um eine serielle Architektur mit niedriger Pinzahl, die Geräte auf der Leiterplatte als Komponenten-zu-Komponenten-Verbindung verbindet und "Bandwidth Out of the Box", Chassis-zu-Chassis-Verbindung, ermöglicht, wobei Entfernungen bis zu 17 m über gängige Twisted-Pair-Kupferdrähte zurückgelegt werden.  Im Vergleich zu herkömmlichen Glasfaserkabeln kann er Entfernungen von mehreren Kilometern und mehr zurücklegen. Seine Architektur beschrieb ein geschichtetes Hardwareprotokoll; Physical, Link, Network, Transport Layers und eine Softwareschicht zur Verwaltung der Initialisierung und Kommunikation zwischen Geräten.

Unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten von InfinibAnd

- RAS (Reliability, Availability, Serviceability) Anbieter -
InfiniBand bietet RAS-Funktionen (Reliability, Availability, Serviceability), die in das InfiniBand integriert sind. RAS bezieht sich auf einen Stoff, der sowohl in der Box funktioniert als auch Bandwidth Out of the Box ermöglicht.  Aufgrund dieser RAS-Funktion wird prognostiziert, dass die InfiniBand-Architektur als gemeinsame I/O-Infrastruktur für die nächste Generation von Computerserver- und Speichersystemen im Herzen des Internets dienen kann. Dies wird daher die Systeme grundlegend verändern und die Internet-Infrastruktur miteinander verbinden.

- Unterstützt Application Service Provider oder ASP -
Das Internet, von der einfachen Online-Datensuchmaschine bis zur Unterstützung zahlreicher Anwendungen, schafft einen internationalen Markt für Medien-Streaming, Business-to-Business-Lösungen, E-Commerce und interaktive Portalseiten.  Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit jeder Anwendung führten zu einem enormen Druck auf die Dienstleister. Application Service Provider oder ASP traten ein, eine Gruppe, die qualitativ hochwertige Dienste mit der Fähigkeit anbietet, in kurzer Zeit intensiv zu messen, um dem drastischen Wachstum des Internets trotz möglicher Überlastung gerecht zu werden, indem sie den Cluster zur Unterstützung der oben genannten Anforderungen nutzt.  Ein Cluster ist eine Gruppe von Servern, die durch Lastausgleichsswitches verbunden sind, die parallel arbeiten, um eine bestimmte Anwendung zu bedienen.  InfiniBand vereinfacht die Verbindung von Anwendungsclustern, indem es das Netzwerk mit einer funktionsreichen verwalteten Architektur verbindet oder verschmilzt. Es bietet native Cluster-Konnektivität, Geräte können angeschlossen werden und mehrere Pfade können mit zusätzlichen Switches auf der Fabric verwendet werden. 

- QoS oder Quality of Service (Dienstgüte)
InfiniBand kann gleichzeitig Transaktionen von hoher Bedeutung zwischen Geräten liefern und verarbeiten, die über die weniger wichtigen Elemente durch integrierte QoS- oder Quality of Service-Mechanismen priorisiert werden.

- Skalierbarkeit für IPC- oder Interprozessorkommunikation
Die Switched-Funktion von InfiniBAnd bietet Verbindungssicherheit für IPC- oder Interprozessorkommunikationssysteme, indem sie mehrere Pfade zwischen den Systemen ermöglicht. Die Skalierbarkeit bleibt erhalten, da die vollständig konvertierbaren Verbindungen von einer einzigen Einheit verwaltet werden, die der Subnetzmanager ist. Mit der Multi-Cast-Unterstützung können einzelne Transaktionen an mehreren Zielen durchgeführt werden. InfiniBand diente somit als Rückgrat in den Fähigkeiten von IPC-Clustern, indem es es ermöglichte, dass mehrere Server auf einer einzigen Anwendung zusammenarbeiten, ohne dass eine sekundäre I/O-Verbindung erforderlich war, da es aufgrund der höheren Bandbreite (4X/12X) Verbindungen zur Verfügung gestellt werden konnte.

- Storage Area Networks (SAN) vereinfacht
Dies sind Gruppen von komplexen Speichersystemen, die mit verwalteten Switches verbunden sind, um die Speicherung großer Datenmengen von mehreren Servern zu ermöglichen. Sie bieten zuverlässige Verbindungen zu einer großen Datenbank mit Informationen, die das Internet Data Center benötigt. Grundsätzlich werden SANs mit Fibre Channel Switches, Servern und Hubs aufgebaut, die über Fibre Channel Host Bus Adapters (HBA) verbunden sind. Aber die Entstehung von InfiniBAnd resultiert aus der Entfernung von Fiber Channel Network und ermöglicht es Servern, sich direkt mit einem Storage Area Network zu verbinden, wodurch der kostspielige HBA entfällt. Mit Funktionen wie der Remote DMA(RDMA)-Unterstützung, der gleichzeitigen Peer-to-Peer-Kommunikation und der End-to-End-Flusskontrolle überwindet InfiniBand durch seine Fabric-Topologie die Mängel des Fibre Channel, wie z.B. die Einschränkung von Daten, auf die einzelne Server zugreifen können, die durch den "Partitionsmechanismus" entstehen, oder manchmal auch als Zoneneinteilung oder Zäune ohne Hilfe eines kostspieligen und komplexen HBA bezeichnet.

SYNOPSIS:
Die InfiniBand-Technologie hat der Branche nicht nur eine Lösung für einen auftretenden Umstand geboten, sondern auch ihren unverzichtbaren Einsatz in der Gegenwart und für die Zukunft bewiesen.