第10讲 infiniband技术与存储网络

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1、第十讲InfiniBand技术与存储网络InfiniBand是一串行网络技术，它继承了目前多数开放系统服务器使用的PCI总线。作为一种低成本的系统及组件设计技术，InfiniBand串行总线/网络被认为是增长最快的网络技术之一，它的应用潜力远远超过当今所知的系统总线。本讲简要概述InfiniBand如何替代PCI总线，讨论集群中的存储，以及基于InfiniBand的存储I/O技术的相关进展张晓：zhangxiao@nwpu.edu.cnInfiniBand产生的背景计算机的整体性能取决于三个子系统的相互关系，处理器、存储和I/O。要使整个系统的性能得到发

2、挥，必须协调好三者之间的平衡关系。Moore定律准确地预测半导体每18个月性能加倍，并在处理器和存储方面得到了很好的验证。然而，I/O互连受到机械和电器方面地限制，使其性能提高远低于半导体的发展，因而限制了系统性能。当前被普遍采用的I/O技术主要是PCI。用于替代PCI作为下一代server互连标准，InfiniBand受到所有主要OEMserver开发商的支持。这是第一种具有工业标准的高性能I/O互连，它扩展了传统内部总线的角色，引入了底板解决方案，并允许互连走出机箱，这种互连方式以前是网络互连所特有的。InfiniBand的最终目标是取代现在各种不同

3、的网络——存储、通信和I/O。PCI技术规格简介从1992年创立规范到如今，PCI总线已成为了计算机的一种标准总线。PCI总线取代了早先的ISA总线。当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡的AGP总线，与现在PCIExpress总线，但是PCI能从1992用到现在，说明他有许多优点，比如即插即用(PlugandPlay)、中断共享等。从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33MHz、66MHz两种。目前流行的是32bit@33MHz，而64bit系统正在普及中。改良的PCI系统，PCI-X，最高可以达到64bit@13

4、3MHz，这样就可以得到超过1GB/s的数据传输速率。替代PCI的InfiniBandInfiniBand是一新的网络技术。它集成了系统功能，使它可以替代PCI系统总线的功能。作为总线替代品，它的一些主要特征如下：InfiniBand基于全双工，交换串行传输；单项传输速率可达2.5GB/s；系统通过外部系统扩展，而不是系统“卡槽”；随着内部扩展需求的消失，系统缩减；支持热切换，与PCI不同；为每一个扩展外设提供独立电源（与通过系统相反）；主机I/O控制功能成为网桥功能。1．串行传输InfiniBand使用串行传输技术可提供比PCI并行总线更远的距离和更强

5、的寻址能力。InfiniBand有一个组件名为主机通道适配器（HCA）。它将替代PCI桥芯片将外设连接到系统总线。2．传输率InfiniBand是全双工通信，单方连接速度可达2.5GB/s，InfiniBand版本1的全双工通信速度可达道5GB/s。另外InfiniBand支持主动连接，可建立多个传输组，跨越4到12个连接，性能提高4倍及12倍。这样InfiniBand单项传输速度是2.5GB/s,10GB/s,和30GB/s。远超过PCI的1GB/s的最高传输速率。3．外部系统扩展多年来将外设装载到系统内部是实现高速系统的最容易和最可靠的方式。原因之一

6、是并行总线信号不易通过外部电缆传输。因使用PCI难以进一步缩短系统板尺寸、以及提高吞吐量、可靠性、系统扩展等因素，推动了InfiniBand的应用。5．热交换InfiniBand使用逻辑网络地址，建立系统和外设的连接，代替实际使用的总线共享数据和地址线，更容易将连接和设备隔离，而不影响整个信道。其结果是InfiniBand网络上的设备可以热交换（热插拔）。6.独立电源置于外部的外设可通过外置电源供电而不通过系统总线供电。因此电源容量可以随系统的增长而随时增加，不必储备多余的电源。4．系统缩减没有了总线插槽上的内部控制器，基于InfiniBand的系统会更

7、小。从结构上看，InfiniBand控制器与网关类似，可跨越两个不同网络，如以太网或光纤通道SAN。主机控制器的网络网关功能传统的系统总线I/O系统控制器和适配器位于系统机箱内，并提供与外部网络和总线的连接。但使用InfiniBand，I/O控制器可以置于网络的任何位置，嵌入式系统和存储子系统，并作为网络中的独立设备。集群InfiniBand的特点有利于高可用性、高性能及可扩展集群解决方案的发展。作为串行网络技术，InfiniBand可用于将系统与系统内存总线紧密连接在一起。InfiniBand连接系统的能力比其他网络通过适配器和桥连接具有更大的优势。集

8、群的主要挑战就是找到一种方法整合系统，以提高系统处理能力、存储能力和冗余。集群是