Perbandingan Jaringan Superkomputasi: InfiniBand vs. Ethernet
September 20, 2025
Ringkasan:Seiring dengan kompleksitas dan intensitas data beban kerja komputasi kinerja tinggi (HPC) yang semakin meningkat, pilihan teknologi interkoneksi menjadi sangat penting. Analisis teknis ini membandingkan dua paradigma dominan dalam jaringan HPC—InfiniBand dari Mellanox dan Ethernet tradisional—mengevaluasi keunggulan arsitektur mereka untuk superkomputasi generasi berikutnya dan kluster penelitian AI.
Lingkungan komputasi kinerja tinggi saat ini melampaui simulasi ilmiah tradisional untuk mencakup pelatihan kecerdasan buatan, analisis data besar, dan pemrosesan waktu nyata. Beban kerja ini memerlukan kain interkoneksi yang tidak hanya memberikan bandwidth mentah, tetapi juga latensi ultra-rendah, jitter minimal, dan offload CPU yang efisien. Jaringan telah berubah dari pipa data pasif menjadi komponen aktif dan cerdas dari arsitektur komputasi, membuat pilihan antara InfiniBand vs Ethernet menjadi keputusan arsitektur fundamental yang menentukan kinerja dan efisiensi kluster secara keseluruhan.
Perbedaan utama antara InfiniBand dan Ethernet terletak pada filosofi desain mereka. InfiniBand dirancang sejak awal untuk lingkungan taruhan tinggi jaringan HPC, sementara Ethernet telah berkembang dari standar jaringan serbaguna.
Dipimpin oleh Mellanox (sekarang bagian dari NVIDIA), InfiniBand menawarkan kain tanpa kehilangan dengan fitur-fitur canggih:
- RDMA Asli: Menyediakan transfer memori-ke-memori langsung antara server, melewati OS dan CPU, yang mengurangi latensi menjadi di bawah 600 nanodetik.
- Komputasi Dalam Jaringan: Teknologi SHARP Mellanox memungkinkan operasi agregasi (seperti all-reduce) untuk dieksekusi di dalam kain sakelar, secara drastis mengurangi volume data dan mempercepat operasi kolektif.
- Bandwidth Tinggi: Menerapkan InfiniBand 400Gb/s NDR, memberikan throughput yang konsisten dan bebas kemacetan.
Ethernet Kinerja Tinggi Modern (dengan RoCE - RDMA over Converged Ethernet) telah membuat kemajuan signifikan:
- Keakraban dan Biaya: Memanfaatkan pengetahuan TI yang ada dan dapat memperoleh manfaat dari skala ekonomi.
- RoCEv2: Mengaktifkan kemampuan RDMA melalui jaringan Ethernet, meskipun memerlukan kain tanpa kehilangan yang dikonfigurasi (DCB) untuk berkinerja optimal.
- Kecepatan: Menawarkan kecepatan bandwidth mentah yang sebanding, dengan Ethernet 400Gb/s tersedia.
Keunggulan teoretis InfiniBand terwujud dalam peningkatan kinerja nyata di lingkungan HPC dan AI dunia nyata. Tabel berikut menguraikan pembeda kinerja utama:
| Metrik | InfiniBand (HDR/NDR) | Ethernet Kinerja Tinggi (400G) | Konteks |
|---|---|---|---|
| Latensi | < 0,6 µs | > 1,2 µs | Kritis untuk aplikasi MPI yang terikat erat |
| Pemanfaatan CPU | ~1% | ~3-5% | Dengan RDMA diaktifkan; semakin rendah semakin baik |
| Waktu All-Reduce (256 node) | ~220 µs | ~450 µs | Menunjukkan keuntungan komputasi dalam jaringan |
| Konsistensi Kain | Tanpa Kehilangan oleh Desain | Memerlukan Konfigurasi (DCB/PFC) | Prediktabilitas di bawah beban berat |
Keputusan InfiniBand vs Ethernet bukan hanya teknis; itu membawa bobot strategis yang signifikan. InfiniBand, yang didukung oleh teknologi Mellanox, secara konsisten memberikan kinerja yang unggul dan dapat diprediksi untuk simulasi yang terikat erat dan pelatihan AI skala besar, yang secara langsung diterjemahkan ke waktu penyelesaian yang lebih cepat dan pemanfaatan sumber daya yang lebih tinggi. Ethernet menawarkan keunggulan yang menarik di lingkungan heterogen dan beban kerja campuran di mana integrasi dengan jaringan perusahaan yang lebih luas adalah prioritas. Namun, kinerjanya seringkali lebih bergantung pada konfigurasi yang cermat untuk mendekati kinerja kain InfiniBand yang dibuat khusus.
Tidak ada jawaban yang cocok untuk semua dalam perdebatan jaringan HPC. Untuk penerapan yang sangat penting di mana kinerja aplikasi maksimum, latensi terendah, dan efisiensi tertinggi tidak dapat dinegosiasikan—seperti di pusat superkomputasi tingkat atas—InfiniBand tetap menjadi pemimpin yang tak terbantahkan. Untuk kluster yang menjalankan beragam beban kerja atau di mana keakraban operasional adalah yang terpenting, solusi Ethernet canggih menghadirkan alternatif yang layak. Kuncinya adalah menyelaraskan arsitektur jaringan dengan persyaratan komputasi dan ekonomi khusus dari beban kerja.
Untuk menentukan strategi interkoneksi yang optimal untuk kebutuhan komputasi Anda, libatkan mitra ahli untuk analisis beban kerja terperinci dan pengujian proof-of-concept. Menilai pola komunikasi aplikasi Anda adalah langkah pertama menuju membangun infrastruktur jaringan HPC yang seimbang dan kuat.