.超级计算组网方案的高性能设计 - 云计算和超计算的介绍与比较

2.超级计算组网方案的高性能设计

由于Infiniband具有高带宽、低时延转发的特点（通常可以低于10us，甚至达到纳秒级），传统的超级计算网络通常采用其进行组网。随着以太网的发展，以太网已在超级计算中心的网络中广泛应用。在高性能计算区域（HPC)TOP500集群中，采用千兆以太网的用户数量是采用 InfiniBand集群用户数量的两倍。

千兆以太网计算集群的优势是成本较低，但万兆以太网计算集群的性能远高于千兆。新一代万兆以太网网卡可以将服务器之间延迟降低到千兆网络延迟的八分之一，同时带宽获得更高的提升，几乎与InfiniBand速度不相上下。以H3C数据中心级交换机S12500为例，根据最新的Spirent测试报告显示，其万兆端口转发时延6~14us（盒式万兆交换机的转发时延更低）。除了转发时延有大幅度降低之外，数据中心级交换机还能够提供超高密度的万兆接入端口，可以实现大量计算节点的高密度接入，有效的降低成本。

近年来随着万兆以太网成本逐渐降低，高性能集群升级到万兆以太网将会有效的提高计算集群的性价比。另外，万兆以太网每Gb的端口功耗比千兆以太网的要低，使得用户获得10倍带宽的同时又降低了能耗。

3.超级计算组网方案的高安全设计

安全设计方案可以分为安全分区规划以及端到端的安全部署两部分。如图2所示。

在超算中心网络中，存在不同业务种类的设备且易受攻击程度不同。根据这些业务种类和设备情况可制定不同的安全策略和信任模型，将超算网络划分成不同区域，区域之间实现逻辑隔离，重点保证高性能计算区域（HPC)的数据安全和流量服务。

针对不同级别、不同业务的用户实施端到端的安全部署，从接入终端一直到超算中心最终的服务器，都能一直保持逻辑隔离的状态。通过端到端的安全隔离进一步加强超算中心核心业务的数据中心安全性和服务质量。

4.超级计算组网方案的高可靠设计

采用网络虚拟化技术将实现高可靠性要求，可实现分布式设备管理、分布式路由和跨设备链路聚合，部署虚拟化除了提高超算中心网络的可用性，减少单点故障影响，同时无需再考虑MSTP、VRRP等协议，解决了传统设备和链路只能工作在主/备模式和利用率低于50％的性能瓶颈。

因此，通过部署网络虚拟化技术，可以有效地将超算业务的网络可靠性提高一个级数，极大的保证用户业务的连续性。同时，超算中心网络的性能将以倍数级别灵活扩展，增强可靠性，简化配置，降低投入和维护成本。

5.超级计算组网方案的易用性设计

传统的超算中心网络结构异构复杂，接口不统一：前端网和管理网采用以太网；存储网采用FC；计算网用Infiniband。这导致超算中心运行时协议转换开销大、速率不匹配、存在性能瓶颈、开发与部署周期长、无法满足业务快速灵活部署和性能需求的问题。

超算中心网络易用性解决方案就是一体化网络设计方案，通过CEE（增强以太网）技术和标准IP协议融合前端、计算、存储和管理四张网络，消除网络技术割裂所来的种种弊端。可以有效的简化网络层次、轻松部署、降低TCO。