スーパーコンピューティングネットワーク比較:InfiniBand vs. Ethernet

October 12, 2025

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高性能コンピューティングネットワーク対決:最新のHPC向けInfiniBand vs. Ethernet

テキサス州オースティン – 計算需要がエスカレートする中、の状況は大きな変革を遂げています。InfiniBandとEthernet技術間の議論は激化を続けており、AI研究、科学シミュレーション、データ集約型ワークロードに大きな影響を与えています。この分析では、InfiniBand vs Ethernetの議論における重要な技術的差異と、次世代スーパーコンピューティングアーキテクチャへの影響について検証します。

アーキテクチャの相違点:HPCネットワーキングへの2つのアプローチ

最新のスーパーコンピューティングの基盤には、相互接続技術における重要な選択肢があります。長年、のゴールドスタンダードとされてきたInfiniBandは、ネイティブのリモートダイレクトメモリアクセス(RDMA)機能を備えたロスレスファブリックアーキテクチャを採用しています。Ethernetは、RoCEv2(Converged Ethernet上のRDMA)プロトコルによる強化により、高性能環境におけるInfiniBandの優位性に挑戦するまでに進化しました。設計思想における根本的な違いは、アプリケーションのパフォーマンスとスケーラビリティに直接影響を与える、明確なパフォーマンス特性を生み出します。

パフォーマンスベンチマーク:レイテンシ、スループット、スケーラビリティ

大規模展開におけるInfiniBand vs Ethernetを評価する場合、定量的な指標が説得力のあるストーリーを語ります。現在のInfiniBand HDR技術、特にのイノベーションによって大きく推進されてきました。彼らのエンドツーエンドのアプローチには、適応ルーティング、シャープな輻輳制御、およびインネットワークコンピューティング機能が含まれており、コレクティブ操作をさらに加速します。これらのイノベーション、特にScalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol(SHARP)は、インテリジェントなネットワーキングがCPUから計算タスクをオフロードし、標準的なEthernetアプローチでは達成できないパフォーマンス上の利点を提供する方法を示しています。(現NVIDIA Networking)は、レイテンシに敏感なアプリケーションにおいて大きな優位性を示しています。以下の表は、独立したテストとTOP500スーパーコンピュータの展開データに基づいた主要なパフォーマンス指標を比較したものです。

パフォーマンス指標 InfiniBand HDR Ethernet (400GbE) 優位性
スイッチレイテンシ 90 ns 250 ns 64%低い(InfiniBand)
メッセージレート 2億メッセージ/秒 8500万メッセージ/秒 135%高い(InfiniBand)
MPI効率(1万ノード) 94% 78% 16%高い(InfiniBand)
電力効率(Gbpsあたり) 1.8 W 2.5 W 28%優れている(InfiniBand)
Mellanoxのイノベーション:InfiniBandのリーダーシップを推進

HPCネットワーキングMellanoxのイノベーションによって大きく推進されてきました。彼らのエンドツーエンドのアプローチには、適応ルーティング、シャープな輻輳制御、およびインネットワークコンピューティング機能が含まれており、コレクティブ操作をさらに加速します。これらのイノベーション、特にScalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol(SHARP)は、インテリジェントなネットワーキングがCPUから計算タスクをオフロードし、標準的なEthernetアプローチでは達成できないパフォーマンス上の利点を提供する方法を示しています。Ethernetの進化:コンバージドエンハンスメントによるギャップの縮小

Ethernetは、HPCにおける歴史的な制限に対処するために大きな進歩を遂げました。Priority Flow Control(PFC)、Explicit Congestion Notification(ECN)、および強化されたトラフィック管理などの開発により、RDMAワークロードへの適合性が向上しました。Ethernetのエコシステムサポートには、より幅広いベンダー互換性と使い慣れた管理ツールが含まれており、絶対的なピークパフォーマンスが唯一の決定要因ではない特定の展開にとって魅力的なケースを提示しています。

HPCインフラストラクチャのための戦略的考慮事項

InfiniBandとEthernetの選択は、生のパフォーマンス指標を超えたものです。InfiniBandは通常、計算流体力学、気象モデリング、AIトレーニングなど、マイクロ秒が重要な密結合アプリケーションで優れたパフォーマンスを提供します。Ethernetは、HPCとエンタープライズワークロードの両方をサポートする異種環境とコンバージドインフラストラクチャに対して、より大きな柔軟性を提供します。総所有コスト、既存のスタッフの専門知識、長期的なロードマップのアライメントはすべて、この重要なインフラストラクチャの決定に影響を与える必要があります。

結論:ワークロード要件への技術のマッチング

HPCネットワーキング

におけるInfiniBand vs Ethernetの議論は、最新の計算科学の多様な要件を反映しています。InfiniBandは、最も要求の厳しいスーパーコンピューティングアプリケーションでパフォーマンスリーダーシップを維持していますが、Ethernetは多くのユースケースで実行可能な代替手段として進化を続けています。最終的な決定は、特定のアプリケーション要件、パフォーマンスのしきい値、および戦略的なインフラストラクチャの目標に依存します。