Tendencias Tecnológicas 10 GbE vs 10/20 Infiniband. Eduardo Vales Hernandez Director de Proyectos Flytech S.A.

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Adolfo Tebar Valdéz
hace 6 años
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1 Tendencias Tecnológicas 10 GbE vs 10/20 Infiniband Eduardo Vales Hernandez Director de Proyectos Flytech S.A.

2 Agenda Introducción Últimos avances en el CPD Generan nuevos retos Generan nuevos problemas Nuevas opciones en LAN 10 Gbit Ethernet 20 Gbit Infiniband Un poco en profundidad Conclusiones y preguntas

3 Introducción Nuevos avances en CPD Multicore Multithread Blade Computing Virtualización Almacenamiento sobre IP HPC

4 Introducción Generan nuevos retos Mayor velocidad en comunicaciones para Almacenamiento Replicación Cluster de Supercomputación y de servicios Bases de Datos Backup (D2D) y restore objetivo = 0 Y cualquier servicio, ya que la computación crece el 100% en 24 meses (Ley de Moore a nivel de transistores)

5 Introducción Generan nuevos problemas a nivel de comunicaciones LAN Los procesos de TCP / IP, se ejecutan desde la NIC a la CPU y de esta al espacio de memoria RAM de la aplicación. Esto implica una gran carga de proceso sobre los microprocesadores A mayor velocidad = mayor carga Entraremos un poco en profundidad más adelante

6 Nuevas opciones 10 Gbit Ethernet ae 10 veces más rápido que nuestro actual estándar en servidores. Latencias entorno al milisegundo Relación 10:1 en cableados para la misma tasa de transferencia Posibilidades de cableado CX4 Cat 6 y 6 aumentada Fibra óptica

7 10 Gbit Ethernet CX ak 15 metros Limitación en despliegues medios/grandes Twinaxial Cable especial (no hecho en casa )

8 10 Gbit Ethernet 10 GBaseT 802.3an Cable UTP Categoría 6 hasta 55m Problemas AXTALK (diafonía extraña) Teóricos Mhz, reales en campo Mhz Categoría 6a hasta 100 metros Evita AXTALK

9 Nuevas opciones Infiniband Bus de comunicaciones serie de alta velocidad y muy baja latencia Velocidad actual 20 Gbps (reales 16 Gbps Full Dúplex) Sobre troncal, enlaces a 60 Gbps F.D. En QDR 40Gbps (reales 32 Gbps F.D.) Futuro 120 Gbps Full Dúplex

10 Infiniband Conexión CX4 Distancias de 15 metros Hasta más de 3456 puertos por chasis de switch Latencias teóricas de 160ns reales entorno a 6 microsegundos (similares a Fibre Channel)

11 Infiniband Soporte para múltiples OS s SRP (Protocolo SCSI RDMA) iser (Extensiones iscsi para RDMA) NFSoRDMA (NFS sobre RDMA) CIFS Coste inferior a 10 Gbps Coste muy inferior a Fibre Channel Equivalente como mínimo 2 x 10 Gbit Ethernet

12 Profundicemos Las latencias son de magnitudes diferentes entre IB y 10 GbE Ethernet suele trabajar con Store and Forward e IB trabaja en Cut Through (sólo comprueba 24 bit de la trama) Esto hace mas eficiente toda la fabric

13 Profundicemos Hablemos de y pensemos en Virtualización Zero Copy - Kernel Bypass TOE Solo en recepción, no en transmisión I/OAT No es TOE, mueve los hilos de proceso entre núcleos DMA vs RDMA Transmisión y recepción directa sobre memoria Hasta 24 eth u 16 ib canales RDMA (16 Rx y 8 Tx)

14 Zero Copy OS Zero-copy es un adjetivo que califica las operaciones del host, en que la CPU no realiza la tarea de la copia de datos de un área de la memoria a otro. El uso de una CPU que es capaz de realizar miles de millones de operaciones complejas por segundo y utilizarla sólo para hacer copias de los datos entre dos tipos de memoria, puede ser una gran despilfarro de recursos

15 Kernel Bypass Técnicas que evitan carga sobre el sistema operativo para evitar operaciones simples (como por ejemplo copiar datos entre diferentes memorias)

16 TOE TCP IP Offload Engine es una tecnología utilizada en tarjetas de interfaz de red para descargar el procesamiento de la pila TCP / IP en el controlador de la red. Se utilizan principalmente con redes de alta velocidad e interfaces, tales como Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernet, en dichos casos el procesamiento por encima de la pila de red pasa a ser significativo.

17 I/OAT IOAT no es la panacea, ya que cuando el tráfico sale de la red, se sigue haciendo copias desde el buffer de red a las páginas de memoria de la aplicación. Mejora un 10% de carga de la CPU en recepción y 0% en transmisión

18 RDMA El protocolo RDMA depende de las técnicas de Zero Copy y es DMA Remoto Acceso Directo Memoria (DMA) es una característica de los host de hoy en día, que permite a ciertos subsistemas de hardware dentro del host, puedan acceder a la memoria del sistema para leer y / o escribir, independientemente de la CPU

19 RDMA DMA y coherencias de cache Sistemas típicos con cache en CPU + RAM Si la CPU accede a la memoria, esos bloques de memoria se copian en la cache de CPU. Se procesan en cache. Si un dispositivo DMA o BusMAster (PCI pseudodma) accede a memoria, accede a RAM, NO A CACHE DMA es 32 bits en x86 (de ahí tener más de 4GB de ram con PAE y sólo direccionar 4 GB con DMA)

20 Profundicemos Múltiples tarjetas virtuales en una sola NIC, HCA o LOM (Lan On Motherboard) Calidad de servicio Link Aggregation NFS CIFS iscsi RDMA Replicación

21 Conclusiones Existen otras opciones a nivel de almacenamiento para CPD Latencias ya no son un problema Velocidades sin parangón Virtualización a la carta

22 Preguntas?

23 Muchas Gracias por su Atención

24 Fuentes consultadas WIKIpedia Mellanox Microsoft Sun Microsystems Inc ByteandSwitch Qlogic Alacritech EETimes Force10Networks LeftHand Networks NetEffect Inc RDMA Consortium Virtual Interface Architecture Windows Sockets 2 appl programming Interface Linux.org

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