自宅鯖はいいぞ 〜InfiniBand編〜

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1. 自宅鯖はいいぞ ～InfiniBand編～

2. これまでの自宅鯖

3. これまでの自宅鯖 1台目 • ファイルサーバがほしくなった -> ファイルサーバを建てた 2台目 • デスクトップにLinuxのマシンを使っていた →

   気軽にMHW:Iをやりたい → メインをWindowsにするために開発環境用のサーバを建てることに （ファイルサーバはスペックが非常に低かったので ...）

4. • 1台目のストレージを2台目で使いたいけどNWが貧弱 ( 1GbE x2 bonding ) • 10GbEは導入の敷居が高い ◦

   10GbEのL3スイッチは高価 ◦ 10GBASE-TはNICの価格と発熱が ... ◦ 10GBASE-SRならなんとか...（中古市場はあまりない） • 10GbEは遅い ◦ 単純計算で1.25GB/s ◦ SATA SSDでRAID組むとネットワークがボトルネックに ◦ 台数によってはHDDでのRAIDでもボトルネックになる →そんなあなたにInfiniBand これまでの自宅鯖

5. What is InfiniBand ?

6. “InfiniBand 検索” “InfiniBand（インフィニバンド）とは、非常に高い RAS（信頼性・可用性・保守性）を持つ基幹系・ HPC系 のサーバ/クラスター用高速I/Oバスアーキテクチャ及びインターコネクトのこと。システム間インターコ ネクト機構としては、RAS機能の他、他機構に比較して、 低レイテンシである点も特徴である。” (Wikipediaより) •

   HPC分野・DC内のバックボーンでは低レイテンシであることが非常に重要 • InfiniBandは仕組み上，Ethernetよりも低いレイテンシを実現可能 → そのような分野で使われるように

7. なんで低レイテンシなの？ （データ転送編） Ethernet 送信側アプリケーションのメモリ空間 → 送信側のカーネル上のメモリ空間 → 送信側のNICのバッファ → 受信側のNICのバッファ

   → 受信側のカーネル上のメモリ空間 → 受信側アプリケーションのメモリ空間 InfiniBand (RDMA) 送信側アプリケーションのメモリ空間 → 受信側アプリケーションのメモリ空間 ユーザメモリ空間を直接読み書きできる！ ( RDMA: Remote Data Memory Access )

8. なんで低レイテンシなの？ （ネットワーク制御編） Ethernet 通信相手を識別するID MACアドレス … 48bit IPアドレス … 32bit

   (IPv4) / 128bit (IPv6) - 非常に大きい経路テーブル - CPUのキャッシュに載らない - 多層の階層型にせざるを得ない → レイテンシの増大 InfiniBand 通信相手を識別するID LID: Local Identifier … 16bit - 小さい経路テーブル - CPUのキャッシュに全部載せられる - 単層のテーブルにできる → レイテンシを抑えられる

9. 自宅鯖におけるInfiniBand

10. なぜ自宅鯖でInfiniBand? • （中古なら）転送帯域に対して安い ◦ 主に使用されるのは HPC用途 ▪ 最新のものを一度に大量に使う ▪ 今の主流はEDR

    (100Gbps) / HDR (200Gbps) ▪ 中古市場には旧規格のものが大量に流れる → 投げ売り状態に ◦ QDR (40Gbps) / FDR (56Gbps) の2ポートHCAで8000~10000円程度 (ヤフオク，ebay，etc...) ▪ 10GbE NICだと1ポートですら厳しい ◦ スイッチもそこそこ安い ▪ アンマネージドだと安ければ 2，3万 / マネージドでも10万切るくらいのものがある • アンマネージドでも HCA側のサブネットマネージャで制御すれば問題ない • TCP / IPを扱える ◦ IPoIB: IP over InfiniBand ▪ Internet Protocol (L3) をエミュレート ▪ テストしたところ TCPでは非常にパフォーマンスが落ちる場合があるので一癖ある ▪ あくまでL2ではInfiniBandなのでEthernetには接続できない（対向も HCAである必要がある）

11. 自宅鯖に最適なHCA Mellanox ConnectX-3 VPI • OEMのものでもOK（Oracle，Dell，HPなど各社から出ている） ◦ Intel（QLogic）は別モノなので注意 • FDRまで対応

    • Windows10に対応しているHCAの中で最安 ◦ 宅内オールInfiniBand化が可能（macOS？知らない子ですね ...） • VPI: Virtual Protocol Interconnect に対応 ◦ IBモード → ETHモードに変更できる ◦ L2レベルでEthernet対応の40GbE / 56GbE NICとして使用可能 ◦ コネクタもEthernet互換（QSFP+）なのでL1レベルで実質ただの NIC ◦ IPoIBと違ってパフォーマンス落ちない ◦ レイテンシはIBモードに劣る（当たり前）

12. 実際にやってみた

13. やってみた 今回用意したもの • InfiniBand FDRのカード x2 （MCX354A-FCBT） ◦ カードあたり2ポート ◦

    ヤフオクで1枚8500円くらい • 56Gbps対応ケーブル（AOC x1，DAC x1） ◦ AOCケーブルは1本6000円程度 ◦ DACケーブルは借りました • 鯖 x2 ◦ PCIの空スロット ◦ PCIe 3.0 x8 以上が必要 • やる気（一番大事）

14. セットアップ（ハードウェア編） 1. PCIスロットにHCAを設置 2. ケーブルを挿し込む 以上

15. セットアップ（ソフトウェア編） MellanoxのサイトからOFED (Open Fabric Enterprise Distribution) をダウンロード https://www.mellanox.com/products/infiniband-drivers/linux/mlnx_ofed • InfiniBand用ドライバ（という理解でOK）

    • ConnectX-3以前はLTS版 • ConnectX-4以降は通常版 • 一応OSS版のOFEDもあるが... ◦ MLNX_OFEDのほうが安定している印象 ◦ おすすめはしない マニュアルどおりにインストールしたら • systemctl enable --now openibd.service • systemctl start opensmd.service これで終わり

16. 疎通確認してみる 状態確認: ibstat, ibstatus, ibv_devinfo, etc…（本当に色々ある） 疎通確認: ibping

17. 転送速度をテストしてみる の前に... InfiniBandの転送方式（サービスタイプ）は 4つ - Connected (1:1) - RC: Reliable

    Connected (← TCPのイメージ) - UC: Unreliable Connected - Datagram (1:n) - RD: Reliable Datagram (← ユーザーランドには提供されていない ) - UD: Unreliable Datagram (← UDPのイメージ) 実運用で主に使用されるのは RCとUD 今回はRCのベンチマークを取ってみる

18. ベンチマーク RDMA RC TCP

19. ありがとうございました