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InfiniBand的合纵连横

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从IT七大厂商联合到纷纷弃退也不过3年时间,当初因看好infiniband前景而成立、投入的其他厂商也因此必须转向,部分厂商也就因此被购并。

核心厂商纷纷转型

IBA芯片兼IBA Switch厂商OmegaBand2001年秋放弃自行研发IBA芯片,但仍持续IBA Switch,之后也于2002年正式停产。

2002年IBA软件厂商Vieo重新定位成数据管理软件方案厂商,虽仍持续支持InfiniBand,但改为专注开发能让信息基础建设自适应性管理的软件。

2002年,发展IBA Switch、IBA HCA的RedSwitch公司由Agilent所收购,之后Agilent也推行了一阵IBA产品,但也在2003~2004年间退出。

2003年,研发IBA Switch的厂商Paceline Systems卖给Motorola Computer Group,并放弃发展InfiniBand。

2004年,IBA芯片的设计厂商Banderacom改名成NetEffect,并放弃IBA芯片的后续研发,全力转向10Gbps Ethernet、RDMA的方案芯片。

2005年,IBA Switch和IBA HCA设计厂商Topspin被Cisco所并购,虽然持续IBA产品业务,但主要也是提供IBA与GbE、FC网关转接的方案,而非主推纯IBA方案。

从“超新星”迅速变“黑洞”,专注于IB的厂商运营相当惨烈,在此还不论QLogic、Alacritech、Troika Networks等厂商撤收IB产品线,并多数转向SAN、GbE或iSCSI产品,以及几乎无声消失的Libra Networks。如今再回头看当年的称呼: Future I/O、Next Generation I/O,未来、新世代、次世代等用词对应至今日InfiniBand的发展际遇,似乎反成为一种讽刺。

不过,有劣败也必然有优胜,IB领域的硕果仅存者大致只有Mellanox Technologies、Voltaire、SBS Technologies、Cisco Systems/Topspin Communications、SilverStorm Technologies、PathScale等。

在这些厂商中,IBA芯片主要的研发设计厂商为Mellanox,Mellanox除销售自研的IBA芯片外也销售IBA HCA适配卡,但IBA Switch方面仅销售芯片以及提供IBA交换器的参考设计范例,不亲自涉入IBA Switch的产品,这或许是为了与IBA Switch厂商间保持良好关系的目的。

至于Cisco/Topspin则专注在IBA HCA、IBA Switch及其整体方案,Topspin虽自行研发IBA芯片(另也向Mellanox购买),但策略上仅供自用而不外售。SBS则是因自身长年专注在国防、工控等嵌入式电子应用方案,IBA技术也多用在此应用领域。PathScale主要是提供集群布建方案,但只提供IBA HCA,且仅用自行研发的IBA专用芯片(ASIC),正好与只专注研发IBA Switch/Router的Voltaire相辅相成。而SilverStorm则同时提供IBA HCA与IBA Switch。

严格而论,只有Mellanox、SilverStorm、Voltaire称的上是在IBA领域获得成功,Cisco/Topspin则因合并不久还有待继续观察,其余厂商在IBA方面其实依旧是可进可退,甚至可说是可有可无。附带一提的是,高端主机板厂商亦有涉入IBA,如美国SuperMicro,以及Iwill艾崴、Tyan泰安、Arima华宇等。

IBA的六大竞争者

前面曾提过,即便InfiniBand专心致力于机外高速联机接口的发展,也都要面临诸多技术的威胁,这包括10GbE、FC/10GFC、PCIe External Cabling、QsNet、Myrinet等,然而实际的威胁程度又是如何呢?

对InfiniBand的首要威胁依然是10GbE,除了速度达10Gbps外,后者也可选择光纤或铜缆联机,这些过去都是InfiniBand独享专有的特色,如今10GbE虽无法超越,但已可追平。不过,10GbE依然有诸多环节不如InfiniBand,不光是传输延迟的反应问题,也包括实际数据传输率偏小、传输过程中对CPU运算的倚赖度过高、数据复制搬移程序过繁复等。

要补足这些缺失,所以才提出TOE与RDMA。在Ethernet传输过程中,需要CPU参与运算的部分包括TCP/IP封包的编码解码运算(约占40%)、传输过程中的数据缓冲复制运算(约占20%)、操作系统参与传输的软件执行运算(包括内存数据搬移,中断服务等,约占40%),TOE即在解决编码解码运算的负荷占用,RDMA则在解决操作系统参与的负荷占用,但即便如此依然有20%左右的占用不易省去。

相对而言,IBA对CPU的参与倚赖仅在3%、4%,两者差距甚远,严格说TOE与RDMA即使要拉近10GbE与IBA的差距,10GbE依然难以与IBA相提并论,然而IBA亦有RDMA机制,这些都使得10GbE只能接近IBA而无法超越。倘若无法超越,那么就必须在价格上取得优势,不过10GbE的硬件亦相当昂贵,不见得比IBA低廉,何况IBA已在超级计算机领域获得较好的验证效果。

除了具体技术表现10GbE最逼近IBA外,Ethernet自出道以来从未败过。Ethernet发展历程中击败过无数对手,包括IBM的Token Ring、DEC的DECnet、Apple的AppleTalk等,甚至无线WiFi也击退五大厂商联合的Bluetooth,如今不仅用iSCSI与FC竞争,也用RDMA与IBA抗衡,尤其IT产业讲究的是用规模与规格生态的整体良性循环提升,此方面Ethernet拥有最高优势。

其次是FC,现有FC为4Gbps,积极从1Gbps/2Gbps进展至4Gbps也是为了摆脱1GbE的价格竞争所不得不为,而FC阵营的下一个目标订在10Gbps,很明显有推挤IBA的意味。不过,从4Gbps提升到10Gbps必然是一大挑战,且FC不似IBA在传输介质上可弹性选择铜缆或光纤,一律只能实行光纤。

然而FC也有其优势,其用量、价格、厂商生态都较IBA强健,传输延迟甚至可低于1ms,胜过IBA的1ms~3ms,所以IBA在面对10GbE以外,也需要将现有的4GFC与未来的10GFC视为威胁。至于PCIe External Cabling,目前仍处在草案阶段,即便正式确定,其Repeater、Switch、Router、Gateway等配套技术都还有待发展,所以威胁又低于FC,但由于PCIe有机内主流的优势地位,因此也不能小觑。

另外Myrinet、QsNet,此两者面对IBA的最大优势只在于低廉,且不如IBA的开放标准立场,Myrinet与QsNet都是厂商的独门特规,所以IBA只须加紧调降价格即可因应威胁,然而正因为价格因素使Myrinet、QsNet在HPC市场也颇受欢迎,IBA也一样必须留意。

最后,IBA可能还有一个“隐藏”的对手,那就是Cray的RapidArray,RapidArray是针对Cray自有的XD1超级计算机所研发的大连接量、高传量、低延迟的光纤联机,RapidArray每一个Link能有2GB/Sec传输,此已超越IBA现有单一Link的10Gbps表现,且每部XD1(亦视为一个节点)可有2或4个Link。

更重要的是,RapidArray的延迟超低,当其他规格都在计较ms层次的延迟时间,RapidArray的延迟已快到仅1.7ms(微秒),不过这是指两节点间的延迟时间,RapidArray在连接拓朴上允许直接连接(Direct Connect)或层树状(Fat Tree)连接,直接连接其实也多采用立方矩阵方式,所以随着树状层次的增多,或传输所经节点数的增多,其延迟时间也会拉长,然而总体而言RapidArray依然比IBA先进、优异,只可惜RapidArray也是单一厂商的独门秘方,随XD1超级计算机一并提供,倘若Cray政策转变,允许单独输出RapidArray技术,则IBA也将受到威胁。

图1 InfiniBand具有传输通道的虚拟化能力,称为Virtual Lane(简称: VL),可将数据传输进行更细腻的频宽资源分拆与隔离独立运用,目前PCI Express 2.0正积极“学习”这一技术机制。

图2 现有企业机房是在SAN领域使用FC,在Internet/LAN领域使用Ethernet/GbE,在Cluster领域使用IBA,此外Oracle近年来力推的商务用集群系统RAC(Real Application Cluster),在效能上也推荐使用IBA。