2023學年完整公開課版1HPC網(wǎng)絡(luò)標準

HPC網(wǎng)絡(luò)標準目錄交換結(jié)構(gòu)InfinibandMyrinet以太網(wǎng)2問題引入大規(guī)模并行超級計算機應(yīng)用了什么交換結(jié)構(gòu)技術(shù)？主要的交換結(jié)構(gòu)都有哪些？Myrinet是一種什么技術(shù)？InfiniBand和以太網(wǎng)技術(shù)各有什么特點？3HPC網(wǎng)絡(luò)標準無論一個多核處理器有多快，整個超級計算機的性能都取決與這些處理器之間以及處理器與存儲進行通信的速度。在大規(guī)模并行超級計算機，將數(shù)十萬處理芯片連接到一起，需要關(guān)注兩方面的問題。第一個方面是在單個電路板上將多個處理器插座連接到一起。第二個問題是，如何使用工業(yè)標準的交換結(jié)構(gòu)，將多個電路板連接到一起。來創(chuàng)建大規(guī)模并行機。4交換結(jié)構(gòu)交換結(jié)構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)。對超級計算機，整體性能有很大的影響，最流行的兩種結(jié)構(gòu)，是多級胖樹和三維環(huán)面結(jié)構(gòu)。在理論上，一個對稱胖樹可以在所有計算節(jié)點之間，提供全帶寬連接。三維環(huán)面采用了一種三維的計算節(jié)點陣列，每一個計算節(jié)點，都直接與其最近的相鄰節(jié)點連接。5胖樹結(jié)構(gòu)三維環(huán)面Myrinet交換技術(shù)Myrinet是一項經(jīng)濟高效、高性能的分包通信和交換技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于工作站、PC、服務(wù)器、刀片服務(wù)器或單板計算機的互聯(lián)集群。它以一種經(jīng)濟的方式實現(xiàn)高性能以及高可用性。在2005年,超級計算機前500強中有超過25%采用了這項技術(shù)。但是現(xiàn)在這個比例已經(jīng)降到了不足百分之一。原因之一在于它是一種單廠商的技術(shù)。已經(jīng)被一些多廠商的技術(shù)超越，例如InfiniBand和以太網(wǎng)解決方案等。6InfniBand技術(shù)這項技術(shù)具有低幀開銷，高端口帶寬，低延遲等優(yōu)點。根據(jù)各代技術(shù)的不同。每個通道能以每秒2至25GB的速度運。由于較低的協(xié)議開銷和采用了高帶寬鏈路。讓技術(shù)可以將計算節(jié)點之間的延遲限定到幾微秒的范圍。這對高性能計算應(yīng)用而言是一項重要因素。7以太網(wǎng)

技術(shù)以太網(wǎng)出現(xiàn)的時間，比前項技術(shù)要長得多。但是在端口帶寬和延遲方面一直處于落后地位。2006年前后。當10GB以太網(wǎng)交換機上市時。這一形勢發(fā)生了改變。預(yù)計以太網(wǎng)將繼續(xù)持有龐大的低端超級計算機市場份額。與其他高性能結(jié)構(gòu)選擇相比。其規(guī)模經(jīng)濟驅(qū)動成本的降低。截至2013年11月。超級計算機前500強中采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的有42%。使用InfiniBand有41%。8HPC網(wǎng)絡(luò)標準和性能的關(guān)系總而言之，高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的難點在于超算的計算節(jié)點之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量巨大，延遲要求嚴格，當互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)效率不足，就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)擁堵，大幅降低超算整機系統(tǒng)效率。而超算的計算節(jié)點越多，對互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的要求也就越高。因此，即使想通過堆砌CPU來提升運算能力，也會受限制互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的性能，造成這種做法并不能無節(jié)制的提升超算的性能——受限于諸如互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及其他方面的瓶頸，整機效率被拉低，導(dǎo)致實際性能并沒有因為堆砌了