So sánh RoCE và InfiniBand: Lựa chọn nào tối ưu cho mạng hiệu suất cao?

Trong trung tâm dữ liệu hiệu suất cao, hiệu quả và tốc độ truyền dự liệu giữa các thiết bị là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất. Khi các ứng dụng HPC và trí tuệ nhân tạo AI tiếp tục phát triển, các trung tâm dữ liệu phải đối mặt với nhu cầu ngày càng cao về mạng có độ trễ thấp và băng thông cao, nhằm xử lý hiệu quả các khối lượng công việc phức tạp.

Hiện nay giao thức kết nối phổ biến nhất đáp ứng yêu cầu này là RoCE (RDMA over Converged Ethernet) và InfiniBand. Cả hai công nghệ này đều giúp tăng cường thông lượng dữ liệu và giảm độ trễ giữa các máy chủ và hệ thống lưu trữ, nhưng chúng được xây dựng trên các nguyên tắc kiến ​​trúc khác nhau, mỗi nguyên tắc phục vụ cho các môi trường và yêu cầu mạng cụ thể.

InfiniBand là kiến ​​trúc mạng hiệu suất cao được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm dữ liệu AI vì khả năng độ trễ thấp và thông lượng cao. Ngược lại, RoCE là phần mở rộng của giao thức Ethernet, tận dụng công nghệ RDMA để đạt được khả năng truyền tải dữ liệu độ trễ thấp và thông lượng cao qua mạng Ethernet. Việc hiểu được các đặc điểm riêng biệt, ưu điểm và các trường hợp sử dụng phù hợp của InfiniBand và RoCE là cực kì quan trọng đối với các chuyên gia muốn xây dựng hoặc tối ưu hóa cơ sở hạ tầng mạng của họ để đạt hiệu quả và hiệu suất cao nhất.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ so sánh RoCE và InfiniBand để xác định đâu là giải pháp kết nối tối ưu cho trung tâm dữ liệu hiện đại đặc biệt là mạng cho HPC và AI.

Tổng quan về RoCE và InfiniBand

RoCE (RDMA over Converged Ethernet)

RoCE là giao thức cho phép truy cập bộ nhớ trực tiếp từ xa (RDMA) giúp giảm độ trễ và tăng băng thông kết nối. RoCE hoạt động bởi công nghệ RDMA kết hợp với cơ sở hạ tầng Ethernet hiện có, giúp giảm chi phí và tăng tính linh hoạt trong việc triển khai. Có hai phiên bản RoCE là RoCE v1 và RoCE v2:

• RoCE v1: Chạy trên Ethernet Layer 2, không hỗ trợ định tuyến.
• RoCE v2: Hỗ trợ định tuyến IP (Layer 3), giúp mở rộng quy mô mạng lớn hơn.

Ưu điểm chính của việc sử dụng RoCE là giảm đáng kể độ trễ và không càn tiêu tốn CPU cho việc truyền dữ liệu. Hiệu quả này khiến RoCE đặc biệt có lợi cho các ứng dụng và môi trường sử dụng nhiều dữ liệu như dịch vụ tài chính, điện toán đám mây và phân tích dữ liệu, nơi mà việc di chuyển và xử lý dữ liệu nhanh chóng là rất quan trọng.

InfiniBand

Infiniband là công nghệ mạng hiệu suất cao, độ trễ thấp, chủ yếu được sử dụng trong trung tâm dữ liệu AI/HPC. Công nghệ này được thiết kế để truyền dữ liệu ở tốc độ thông lượng cao, vượt trội đáng kể so với tốc độ có thể đạt được bằng các công nghệ mạng truyền thống. Kiến trúc Infiniband được xây dựng xung quanh mạng fabric, cho phép truyền dữ liệu trực tiếp và đồng thời giữa bất kỳ hai nút mạng nào, giúp giảm đáng kể độ trễ truyền dữ liệu. Công nghệ này hỗ trợ nhiều tốc độ dữ liệu khác nhau, bao gồm cả cấu hình tốc độ dữ liệu đơn và đôi, giúp công nghệ này thích ứng với nhu cầu của các ứng dụng lưu trữ và xử lý dữ liệu chuyên sâu.

Để xây dựng một mạng InfiniBand cần sử dụng các thiết bị chuyên dụng như card mạng InfiniBand, switch InfiniBand, module InfiniBand và cáp InfiniBand. InfiniBand không sử dụng bất kỳ giao thức định tuyến nào như mạng truyền thống. Thay vào đó, bảng định tuyến của toàn bộ mạng được tính toán và phân phối bởi một hệ thống quản lý tập trung gọi là Subnet Manager. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm độ phức tạp trong quá trình vận hành mạng.

Mạng InfiniBand hỗ trợ công nghệ RDMA ngay từ thiết kế ban đầu, không phải thông qua một lớp giao thức khác như RoCE, mang tới tốc độ truyền tải vượt trội và độ trễ cực thấp.

So sánh về hiệu suất và độ trễ giữa RoCE và InfiniBand

InfiniBand cung cấp băng thông cao hơn và độ trễ thấp hơn so với RoCE. Cụ thể, InfiniBand có thể đạt được độ trễ chỉ 2 microseconds (2µs) và RoCE có thể cung cấp độ trễ xấp xỉ 5 microseconds (5µs), điều này giúp tăng cường hiệu suất và giảm thiểu thời gian trễ trong các ứng dụng cần xử lý dữ liệu nhanh chóng. InfiniBand thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cực cao như siêu máy tính và trung tâm dữ liệu lớn.

InfiniBand, với khả năng tối ưu hóa truyền tải dữ liệu trực tiếp với công nghệ RDMA được tích hợp sẵn, có thể giảm đáng kể độ trễ và giúp truyền tải dữ liệu gần như ngay lập tức, mang lại lợi thế rõ rệt trong các môi trường yêu cầu độ trễ cực thấp. Trong khi đó, RoCE, dựa trên mạng Ethernet, mặc dù không thể đạt được độ trễ thấp như InfiniBand nhưng vẫn duy trì hiệu suất cao và có khả năng tương thích tốt hơn với các cơ sở hạ tầng hiện có.

So sánh về khả năng triển khai và chi phí

InfiniBand là một giao thức mạng chuyên dụng và thường được sử dụng trong các môi trường yêu cầu băng thông cao và độ trễ thấp, như các trung tâm dữ liệu AI quy mô lớn, supercomputing và các ứng dụng HPC. Nó yêu cầu các thành phần phần cứng chuyên dụng như card mạng InfiniBand, switch InfiniBand, module InfiniBand và cáp InfiniBand, dẫn đến việc triển khai InfiniBand tốn kém hơn so với các giải pháp Ethernet truyền thống.

Trong khi RoCE có thể được triển khai trên cơ sở hạ tầng Ethernet hiện có mà không cần đầu tư vào phần cứng đặc biệt, miễn là có hỗ trợ RoCE trong các switch Ethernet và card mạng. Các thiết bị hỗ trợ RoCE như switch Ethernet và card mạng RDMA không đắt đỏ như các thiết bị InfiniBand chuyên dụng, khiến RoCE trở thành lựa chọn phù hợp cho các tổ chức có ngân sách hạn chế.

Tính linh hoạt và ứng dụng của RoCE và InfiniBand

InfiniBand chủ yếu được sử dụng trong các môi trường AI, trung tâm dữ liệu quy mô lớn và các ứng dụng tính toán hiệu suất cao (HPC), nơi yêu cầu băng thông cực kỳ cao và độ trễ cực thấp. Với thiết kế tối ưu hóa cho các tác vụ đòi hỏi khả năng truyền tải dữ liệu nhanh chóng và ổn định, InfiniBand trở thành lựa chọn hàng đầu cho những hệ thống cần hiệu suất tối đa.

RoCE là một giải pháp linh hoạt, có thể được triển khai trong nhiều môi trường khác nhau, đặc biệt là các trung tâm dữ liệu sử dụng hạ tầng Ethernet, bao gồm các ứng dụng lưu trữ, máy chủ ảo hóa và mạng đám mây. Mặc dù không thể đạt đến mức hiệu suất tối ưu như InfiniBand, RoCE vẫn mang lại độ trễ thấp và băng thông đủ lớn, đáp ứng tốt nhu cầu của các ứng dụng không yêu cầu hiệu suất cực cao.

Bảng so sánh giữa RoCE và InfiniBand

Phần kết luận

Khi so sánh RoCE với Infiniband, điều quan trọng là phải hiểu rằng cả hai công nghệ đều được thiết kế để đạt được hiệu quả cao trong truyền dữ liệu, nhưng chúng hoạt động trên các cơ sở hạ tầng cơ bản khác nhau. Infiniband nổi tiếng với thông lượng cao và độ trễ thấp, chủ yếu được sử dụng trong các môi trường mà hiệu suất là yếu tố quan trọng. Nó sử dụng mạng chuyên dụng của riêng mình với các bộ card mạng, Switch và Cable, tạo nên một hệ thống infiniband chi phí cao nhưng hiệu quả cao. Mặt khác, RoCE mang lại lợi thế của công nghệ RDMA cho các mạng Ethernet tiêu chuẩn, cho phép tích hợp dễ dàng hơn vào các kiến ​​trúc trung tâm dữ liệu hiện có trong khi vẫn đạt được mức hiệu suất tương tự.

Nếu bạn đang quan tâm tới giải pháp mạng hiệu suất cao, hãy liên hệ tới CNTTShop để được tư vấn chính xác. Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi sẵn sàng hỗ trợ bạn lựa chọn giải pháp phù hợp với nhu cầu, giúp tối ưu hiệu suất hệ thống với chi phí hợp lý.