無限頻帶,什么是無限頻帶

InfiniBand是IBTA(InfiniBand行業(yè)協(xié)會)與Compaq Dell、Hewlett-Packard、IBM、Intel、Microsoft、Sun Microsystems及其他行業(yè)巨頭聯(lián)合開發(fā)的新型通信互連技術。其體系結構是具有數(shù)據(jù)分組交換通信協(xié)議的交換結構。它還規(guī)定了鏈路、主機信道適配器和適配器形式因數(shù)。

InfiniBand是從早期稱為Future I/O和NGIO(下一代I/O)的I/O形體系結構的工作發(fā)展起來的。這兩種體系結構被合并到了system I/O中,然后又被重新定義到InfiniBand中。該體系結構旨在設計成多供應商互用性，借鑒了以前交換結構體系結構(如光纖信道)的成功因素。它是一種服務器“線纜（fabric）”體系結構。有了InfiniBand系統(tǒng)，設計師和信息技術（IT）經(jīng)理們就可以不再總是把I/O看作是服務器的一個組成部分，特別是把它作為機箱內(nèi)部系統(tǒng)的一部分了。

采用InfiniBand，遠程存貯器、網(wǎng)絡以及服務器之間的連接是通過一條位于中心的、一體的InfiniBand開關和中繼線線纜把所有的設備都連接起來完成的。InfiniBand就是這樣解決基于類似PCI這樣的總線體系結構的距離問題的。

服務器是使用InfiniBand的系統(tǒng)的示例。InfiniBand HCA(主機信道適配器)取代了PCI共享總線并提供了到外部InfiniBand交換機的連接。I/O設備也連接到交換機上。基本上,將I/O控制器從服務器底板中移出并移入獨立交換設備中。從而服務器就成為連接到交換機(通過HCA)中的另一個設備。通過卸掉I/O,使CPU減輕了進行I/O中斷和處理的負擔。另外,也消除了PCI的插槽限制。這樣,服務器可被縮減為機架安裝模塊。實際上,可將InfiniBand視為機架安裝系統(tǒng)的高速互連。在集群或并行處理配置中,單個機架可裝有30個或更多服務器。

InfiniBand的拓撲結構依賴于交換機和路由器在源和目的之間轉發(fā)數(shù)據(jù)分組，而不是靠具體的總線和環(huán)結構。像以太網(wǎng)一樣，InfiniBand能夠在網(wǎng)絡部件故障時重新路由分組，分組大小也類似。InfiniBand的分組大小從256b到4KB，單個消息（攜帶I/O處理的一系列數(shù)據(jù)分組）可以達到2GB。如圖I-2所示。它由下面列出的四個組件構成：

?HCA (主機信道適配器) 它是計算機機箱的InfiniBand接口。鏈路從該接口擴展到InfiniBand交換機中。與TCA相比,HCA可直接訪問其主機中的內(nèi)存。從而減輕了CPU的開銷。

?TCA(目標信道適配器) 它是非計算機設備 (即外圍設備,如網(wǎng)絡控制器和存儲設備控制器)的接口，提供InfiniBand到I/O設備的連接。這種I/O卡可能是一種網(wǎng)絡接口卡(NIC)，它包含了每種設備特定操作所必需的部分功能。

?交換機 盡管TCA可直接連接到HCA上,但交換機仍是最佳選擇。一個交換機中有多個InfiniBand端口，它能根據(jù)本地路由器包頭中所含的第二層地址將數(shù)據(jù)包從其一個端口送到另外一個端口。交換機只是對數(shù)據(jù)包進行管理，并不生成或使用數(shù)據(jù)包。當交換機接收到數(shù)據(jù)分組時,它讀取目的地址并將數(shù)據(jù)分組轉發(fā)到相應的輸出端口中。

?路由器 InfiniBand路由器用于將數(shù)據(jù)包從一個子網(wǎng)傳送到另一子網(wǎng)，其間數(shù)據(jù)包的數(shù)量不會變化。與交換機不同，路由器讀出第三層的全局路由頭并根據(jù)其IPv6網(wǎng)絡層地址來進行數(shù)據(jù)包發(fā)送。

設備間通信通過數(shù)據(jù)分組交換進行處理。數(shù)據(jù)分組擁有地址,很像IP數(shù)據(jù)分組具有地址一樣。信息以數(shù)據(jù)分組的形式在系統(tǒng)內(nèi)進行路由。數(shù)據(jù)分組最大容量可達4096個字節(jié)。其支持全局共享內(nèi)存。全局共享內(nèi)存及消息傳遞對于多重處理環(huán)境都是很重要的。結構管理器控制交換結構。它確定當前拓撲和連接到系統(tǒng)中的節(jié)點，并建立節(jié)點之間的路由。使用的信道通信模型是，設備直接通過交換結構相互連接。由于CPU與I/0分離,因此,信道連接的設備可直接訪問主機內(nèi)存。

基本互連為四線LVDS鏈路(兩線接收,兩線發(fā)送)。LVDS在兩個線路上使用相反的信號,這有助于接收機去除所感應的噪聲。噪聲一旦降低,則電壓可以降低,從而使功率要求降低。

InfiniBand連接器是高速串行I/0鏈路,而PCI則采用并行結構。串行鏈路減少了線路的數(shù)量和引腳數(shù),從而改進了布線距離。還簡化了插件板設計并減少了插件板尺寸。實際上,可用InfiniBand來減少當前處理器上的引腳數(shù)。由于卸掉了外圍設備和外圍連接,因此提高了維護性和可用性。同時也方便了組件的替換,而不用拆下系統(tǒng)的其他部分。

可以使用多個鏈路和多個交換機擴大系統(tǒng)規(guī)模并提供冗余性。InfiniBand具有幾個鏈路帶寬選項。在1x模式下,鏈路由一對差動發(fā)送線對和—對差動接收線構成,以提供500Mbit/s的全雙工帶寬。這種最小配置與PCI具有相同的帶寬,但PCI是連接到其中的所有設備必須共享的單總線,而InfiniBand使用多個信道創(chuàng)建設備間的專用非共享連接。

4x(2Gbit/s)模式和l2x(6Gbit/s全雙工)模也是可用的。可在任何時候升級設備以支持較高的速率。例如,重要鏈路可被升級為較高容量而一些不重要的鏈路可保留原有的容量。

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