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贡献者：DXY701121 浏览：1633次 创建时间：2009-07-09
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InfiniBand是IBTA(InfiniBand行业协会)与Compaq Dell、Hewlett-Packard、IBM、Intel、Microsoft、Sun Microsystems及其他行业巨头联合开发的新型通信互连技术。其体系结构是具有数据分组交换通信协议的交换结构。它还规定了链路、主机信道适配器和适配器形式因数。
InfiniBand是从早期称为Future I/O和NGIO(下一代I/O)的I/O形体系结构的工作发展起来的。这两种体系结构被合并到了system I/O中,然后又被重新定义到InfiniBand中。该体系结构旨在设计成多供应商互用性，借鉴了以前交换结构体系结构(如光纤信道)的成功因素。它是一种服务器“线缆（fabric）”体系结构。有了InfiniBand系统，设计师和信息技术（IT）经理们就可以不再总是把I/O看作是服务器的一个组成部分，特别是把它作为机箱内部系统的一部分了。
采用InfiniBand，远程存贮器、网络以及服务器之间的连接是通过一条位于中心的、一体的InfiniBand开关和中继线线缆把所有的设备都连接起来完成的。InfiniBand就是这样解决基于类似PCI这样的总线体系结构的距离问题的。
服务器是使用InfiniBand的系统的示例。InfiniBand HCA(主机信道适配器)取代了PCI共享总线并提供了到外部InfiniBand交换机的连接。I/O设备也连接到交换机上。基本上,将I/O控制器从服务器底板中移出并移入独立交换设备中。从而服务器就成为连接到交换机(通过HCA)中的另一个设备。通过卸掉I/O,使CPU减轻了进行I/O中断和处理的负担。另外,也消除了PCI的插槽限制。这样,服务器可被缩减为机架安装模块。实际上,可将InfiniBand视为机架安装系统的高速互连。在集群或并行处理配置中,单个机架可装有30个或更多服务器。
InfiniBand的拓扑结构依赖于交换机和路由器在源和目的之间转发数据分组，而不是靠具体的总线和环结构。像以太网一样，InfiniBand能够在网络部件故障时重新路由分组，分组大小也类似。InfiniBand的分组大小从256b到4KB，单个消息（携带I/O处理的一系列数据分组）可以达到2GB。如图I-2所示。它由下面列出的四个组件构成：
?HCA (主机信道适配器) 它是计算机机箱的InfiniBand接口。链路从该接口扩展到InfiniBand交换机中。与TCA相比,HCA可直接访问其主机中的内存。从而减轻了CPU的开销。
?TCA(目标信道适配器) 它是非计算机设备 (即外围设备,如网络控制器和存储设备控制器)的接口，提供InfiniBand到I/O设备的连接。这种I/O卡可能是一种网络接口卡(NIC)，它包含了每种设备特定操作所必需的部分功能。
?交换机 尽管TCA可直接连接到HCA上,但交换机仍是最佳选择。一个交换机中有多个InfiniBand端口，它能根据本地路由器包头中所含的第二层地址将数据包从其一个端口送到另外一个端口。交换机只是对数据包进行管理，并不生成或使用数据包。当交换机接收到数据分组时,它读取目的地址并将数据分组转发到相应的输出端口中。
?路由器 InfiniBand路由器用于将数据包从一个子网传送到另一子网，其间数据包的数量不会变化。与交换机不同，路由器读出第三层的全局路由头并根据其IPv6网络层地址来进行数据包发送。
设备间通信通过数据分组交换进行处理。数据分组拥有地址,很像IP数据分组具有地址一样。信息以数据分组的形式在系统内进行路由。数据分组最大容量可达4096个字节。其支持全局共享内存。全局共享内存及消息传递对于多重处理环境都是很重要的。结构管理器控制交换结构。它确定当前拓扑和连接到系统中的节点，并建立节点之间的路由。使用的信道通信模型是，设备直接通过交换结构相互连接。由于CPU与I/0分离,因此,信道连接的设备可直接访问主机内存。
基本互连为四线LVDS链路(两线接收,两线发送)。LVDS在两个线路上使用相反的信号,这有助于接收机去除所感应的噪声。噪声一旦降低,则电压可以降低,从而使功率要求降低。
InfiniBand连接器是高速串行I/0链路,而PCI则采用并行结构。串行链路减少了线路的数量和引脚数,从而改进了布线距离。还简化了插件板设计并减少了插件板尺寸。实际上,可用InfiniBand来减少当前处理器上的引脚数。由于卸掉了外围设备和外围连接,因此提高了维护性和可用性。同时也方便了组件的替换,而不用拆下系统的其他部分。
可以使用多个链路和多个交换机扩大系统规模并提供冗余性。InfiniBand具有几个链路带宽选项。在1x模式下,链路由一对差动发送线对和—对差动接收线构成,以提供500Mbit/s的全双工带宽。这种最小配置与PCI具有相同的带宽,但PCI是连接到其中的所有设备必须共享的单总线,而InfiniBand使用多个信道创建设备间的专用非共享连接。
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