Ticari hayatına 1970’li yılların ortalarında ve saniyede 1 Mbit hızlarla başlayan Ethernet, saniyede 10 Mbit hıza ulaştığında, tüm dünyanın kaderini değiştiren ve Internet’I ateşleyen bir teknolojiye dönüştü. Çok uzun bir süre 100 Mbit/s hızla kullandığımız ve bizi dünyaya bağlayan bu teknoloji, kısa bir süre önce teorik olarak konuştuğumuz 40 Gbit/s ve 100 Gbit/s hızları satılabilir ve kullanılabilir hale getirdi.
Yüksek bantgenişliği denildiğinde, çoğumuzun aklına hemen gelmeyen, 1999’da rakip iki tasarımın, Future I/O (Compaq, IBM, HP) ve Next Generation I/O (Intel, Microsoft ve Sun) birleşmesiyle oluşan bir ve zaman içerisinde kendini sürekli yenileyen bir teknoloji daha var : Infiniband. Çoğunlukla Ethernet ile karşılaştırarak hata yaptığımız Infiniband, bir ağ teknolojisi olan Ethernet’in aksine, bir I/O teknojisidir. Dağıtık ve uzak olarak konumlanmış sistemleri Infiniband ile bağlamak ile, bir veri merkezinde yüksek I/O ihtiyacı olan ya da bir yüksek başarımlı kümedeki (high performance cluster) sistemleri birbirine Ethernet ile bağlamak aynı anlama gelmektedir. Infiniband daha çok Myrinet ya da Quadrics gibi I/O teknolojilerinin yerini almıştır.
Infiniband, aynen bir PCI Express veriyolundaki gibi, yanyana bağlantılar eklenerek bantgenişliği arttıralabilen, noktadan noktaya ve seri bir I/O teknolojisidir.
Şekil 1 – Infiniband Linkler
Bir Infiniband bağlantısının hızını ise, bellek teknolojisine benzer bir şekilde, bir saat döngüsünde ne kadar veri gittiği belirler. Aşağıdaki tabloda belirtildiği üzere, Infiniband altı değişik veri hızında çalışır. Bunlar, SDR (Single Data Rate), DDR (Double Data Rate), QDR (Quad Data Rate), FDR (Fourteen Data Rate), FDR-10 (Fourteen Data Date, 10 Gbit/s per link), EDR (Extended Data Rate).
SDR
DDR
QDR
FDR-10
FDR
EDR
1X
2 Gbit/s
4 Gbit/s
8 Gbit/s
10.3 Gbit/s
13.64 Gbit/s
25 Gbit/s
4X
8 Gbit/s
16 Gbit/s
32 Gbit/s
41.2 Gbit/s
54.54 Gbit/s
100 Gbit/s
12X
24 Gbit/s
48 Gbit/s
96 Gbit/s
123.6 Gbit/s
163.64 Gbit/s
300 Gbit/s
Gerçek Infiniband Hızları (Kaynak Wikipedia)
SDR, link başına 2.5 Gbit/saniye hızını ve QDR bunun dört ile çarpılmış halini temsil ederken, 2010 yılından sonra yenilenen Infiniband tanımları ile FDR, saniyede 14 Gbit, EDR ise saniyede 25 Gbit hız anlamına gelmektedir.
Yine SDR,DDR ve QDR hızları için her on bit verinin gerçek anlamda 8 bit veri taşıdığı ve 2 Bitin kontrol bilgisi taşıdığı 8b/10b kodlama kullanılırken, FDR ve EDR hızları için her 66 bit verinin 64 bit veri taşıdığı 64B/66B kodlama kullanılmaktadır. Böylelikle, bir SDR link, 2.5 Gbit/s link hızına rağmen, 2 Gbit/s veri hızına, bir FDR link ise 14 Gbit/s link hızına rağmen, 13.64 Gbit/s veri hızına sahiptir. Infiniband yol haritasında HDR (High Data Rate) ve NDR (Next Data Rate) olmakla birlikte, henüz link hızlarının ne olacağı net değildir.
Bir Infiniband kablo, bakır ya da Fiber Optik malzemeden üretilmiş olabilir. Bu kabloların ucunda da, piyasadaki bir çok konnektör tipi kullanılabilmektedir ( CX4, SFP+ , QSFP vb gibi).
Infiniband mimarisini kullanabilmek için, üç temel bileşene ihtiyaç duyulur. Bunlardan ilki, sunucular üzerine takılan Infiniband kartlar (HCA : Host Channel Adapter), ikincisi depolama sistemleri gibi hizmet veren cihazların üzerine takılan kartlar (TCA : Target Channel Adapter) ve Infiniband ağı oluşturan bileşenler (Anahtarlama cihazları, kablolar vb).
Infinibandı diğer mimarilerden ayıran en önemli farklardan birisi de, her biri kendi kuyruk yapısına sahip sanal şeritlerin (virtual lane) oluşturulabilmesidir.
Şekil 2 – Sanal Şeritler
Bu sanal şeritler sayesinde bir Infiniband kablo üzerinde birden fazla protokol aynı anda ve farklı hızlarda çalıştırılabilir. Örneğin, 56 gbit’lik bir Infiniband bağlantı üzerinde, 2 tane 8 Gbit/s hızında FC depolama sistemi bağlantısı, 4 tane de 10 Gbit/s hızında ethernet bağlantısı oluşturulabilir. Bu durum hem ciddi anlamda kart ve kablo konsolidasyonu sağlarken, hem de sunucu sanallaştırma teknolojilerine çok ciddi yararlar sağlar.
Şekil 3 – Infiniband ile konsolidasyon
Vmware ESX 3.5 sürümünden itibaren, Infiniband sanal şeritler desteklenirken, Microsoft Hyper-V 2.0’da bu destek mevcut değildir. Şu aralar satışı başlayan yeni Hyper-V sürümünde, bu desteğin olup olmadığını hep beraber göreceğiz. Sanal şeritlerin kullanılması, sanallaştırma yöneticisine çok ciddi esneklik sağlar.
Şekil 4 – Vmware ve Infiniband
Sonuç
Infiniband, şu anda sektördeki en hızlı veriyolu ve yakın gelecekteki en hızlı iletişim mimarisidir. Bunun yanında çok düşük gecikme sürelerine sahip olması ile, yüksek başarımlı kümelerin değişmez bağlantı arabirimi olmuştur. Bununla birlikte çok bilinmeyen sanal şerit mimarisi ile rakipsiz bir bağlantı teknolojisidir. Bu konudaki en yakın rakibi olan FcoE teknolojisine, başka bir yazımızda değineceğiz.
Yüksek hızlı sanallaştırma – Infiniband
Ticari hayatına 1970’li yılların ortalarında ve saniyede 1 Mbit hızlarla başlayan Ethernet, saniyede 10 Mbit hıza ulaştığında, tüm dünyanın kaderini değiştiren ve Internet’I ateşleyen bir teknolojiye dönüştü. Çok uzun bir süre 100 Mbit/s hızla kullandığımız ve bizi dünyaya bağlayan bu teknoloji, kısa bir süre önce teorik olarak konuştuğumuz 40 Gbit/s ve 100 Gbit/s hızları satılabilir ve kullanılabilir hale getirdi.
Yüksek bantgenişliği denildiğinde, çoğumuzun aklına hemen gelmeyen, 1999’da rakip iki tasarımın, Future I/O (Compaq, IBM, HP) ve Next Generation I/O (Intel, Microsoft ve Sun) birleşmesiyle oluşan bir ve zaman içerisinde kendini sürekli yenileyen bir teknoloji daha var : Infiniband. Çoğunlukla Ethernet ile karşılaştırarak hata yaptığımız Infiniband, bir ağ teknolojisi olan Ethernet’in aksine, bir I/O teknojisidir. Dağıtık ve uzak olarak konumlanmış sistemleri Infiniband ile bağlamak ile, bir veri merkezinde yüksek I/O ihtiyacı olan ya da bir yüksek başarımlı kümedeki (high performance cluster) sistemleri birbirine Ethernet ile bağlamak aynı anlama gelmektedir. Infiniband daha çok Myrinet ya da Quadrics gibi I/O teknolojilerinin yerini almıştır.
Infiniband, aynen bir PCI Express veriyolundaki gibi, yanyana bağlantılar eklenerek bantgenişliği arttıralabilen, noktadan noktaya ve seri bir I/O teknolojisidir.
Şekil 1 – Infiniband Linkler
Bir Infiniband bağlantısının hızını ise, bellek teknolojisine benzer bir şekilde, bir saat döngüsünde ne kadar veri gittiği belirler. Aşağıdaki tabloda belirtildiği üzere, Infiniband altı değişik veri hızında çalışır. Bunlar, SDR (Single Data Rate), DDR (Double Data Rate), QDR (Quad Data Rate), FDR (Fourteen Data Rate), FDR-10 (Fourteen Data Date, 10 Gbit/s per link), EDR (Extended Data Rate).
Gerçek Infiniband Hızları (Kaynak Wikipedia)
SDR, link başına 2.5 Gbit/saniye hızını ve QDR bunun dört ile çarpılmış halini temsil ederken, 2010 yılından sonra yenilenen Infiniband tanımları ile FDR, saniyede 14 Gbit, EDR ise saniyede 25 Gbit hız anlamına gelmektedir.
Yine SDR,DDR ve QDR hızları için her on bit verinin gerçek anlamda 8 bit veri taşıdığı ve 2 Bitin kontrol bilgisi taşıdığı 8b/10b kodlama kullanılırken, FDR ve EDR hızları için her 66 bit verinin 64 bit veri taşıdığı 64B/66B kodlama kullanılmaktadır. Böylelikle, bir SDR link, 2.5 Gbit/s link hızına rağmen, 2 Gbit/s veri hızına, bir FDR link ise 14 Gbit/s link hızına rağmen, 13.64 Gbit/s veri hızına sahiptir. Infiniband yol haritasında HDR (High Data Rate) ve NDR (Next Data Rate) olmakla birlikte, henüz link hızlarının ne olacağı net değildir.
Bir Infiniband kablo, bakır ya da Fiber Optik malzemeden üretilmiş olabilir. Bu kabloların ucunda da, piyasadaki bir çok konnektör tipi kullanılabilmektedir ( CX4, SFP+ , QSFP vb gibi).
Infiniband mimarisini kullanabilmek için, üç temel bileşene ihtiyaç duyulur. Bunlardan ilki, sunucular üzerine takılan Infiniband kartlar (HCA : Host Channel Adapter), ikincisi depolama sistemleri gibi hizmet veren cihazların üzerine takılan kartlar (TCA : Target Channel Adapter) ve Infiniband ağı oluşturan bileşenler (Anahtarlama cihazları, kablolar vb).
Infinibandı diğer mimarilerden ayıran en önemli farklardan birisi de, her biri kendi kuyruk yapısına sahip sanal şeritlerin (virtual lane) oluşturulabilmesidir.
Şekil 2 – Sanal Şeritler
Bu sanal şeritler sayesinde bir Infiniband kablo üzerinde birden fazla protokol aynı anda ve farklı hızlarda çalıştırılabilir. Örneğin, 56 gbit’lik bir Infiniband bağlantı üzerinde, 2 tane 8 Gbit/s hızında FC depolama sistemi bağlantısı, 4 tane de 10 Gbit/s hızında ethernet bağlantısı oluşturulabilir. Bu durum hem ciddi anlamda kart ve kablo konsolidasyonu sağlarken, hem de sunucu sanallaştırma teknolojilerine çok ciddi yararlar sağlar.
Şekil 3 – Infiniband ile konsolidasyon
Vmware ESX 3.5 sürümünden itibaren, Infiniband sanal şeritler desteklenirken, Microsoft Hyper-V 2.0’da bu destek mevcut değildir. Şu aralar satışı başlayan yeni Hyper-V sürümünde, bu desteğin olup olmadığını hep beraber göreceğiz. Sanal şeritlerin kullanılması, sanallaştırma yöneticisine çok ciddi esneklik sağlar.
Şekil 4 – Vmware ve Infiniband
Sonuç
Infiniband, şu anda sektördeki en hızlı veriyolu ve yakın gelecekteki en hızlı iletişim mimarisidir. Bunun yanında çok düşük gecikme sürelerine sahip olması ile, yüksek başarımlı kümelerin değişmez bağlantı arabirimi olmuştur. Bununla birlikte çok bilinmeyen sanal şerit mimarisi ile rakipsiz bir bağlantı teknolojisidir. Bu konudaki en yakın rakibi olan FcoE teknolojisine, başka bir yazımızda değineceğiz.