Lossless & Low-Loss Communication

Präzision ohne Paketverlust: Hochgeschwindigkeits-Datentransport für latenzkritische HPC-Workloads.

Integrität im Nanosekunden-Bereich

In herkömmlichen Netzwerken (Ethernet/TCP) werden Paketverluste als normal angesehen und durch Re-Transmissions korrigiert – ein Prozess, der für HPC-Anwendungen viel zu langsam ist. Lossless Communication garantiert, dass Pakete auch bei höchster Last niemals verworfen werden. Durch den Einsatz von kredibasierten Flusskontrollen und spezialisierten Protokollen wie RDMA erreichen wir eine nahezu verzögerungsfreie Kommunikation zwischen tausenden von Rechenknoten.

Säulen der verlustfreien Übertragung

Native Lossless

InfiniBand

Nutzt eine Hardware-basierte, kredibasierte Flusskontrolle. Ein Sender überträgt Daten nur, wenn der Empfänger über freien Puffer verfügt. Paketverluste durch Pufferüberläufe sind physikalisch ausgeschlossen.

Low-Loss Ethernet

RoCE v2

RDMA over Converged Ethernet. Erfordert ein "Lossless Fabric" durch Implementierung von Priority Flow Control (PFC) und ECN, um Ethernet für HPC-Workloads tauglich zu machen.

Optimized Fabric

Omni-Path

Setzt auf "Traffic Flow Optimization" und Fehlerkorrektur auf Link-Ebene, um Latenz-Variationen (Jitter) zu minimieren und eine extrem hohe Zuverlässigkeit im Datentransport zu gewährleisten.

Das RDMA-Prinzip

Remote Direct Memory Access (RDMA) ist die Schlüsseltechnologie für verlustarme Kommunikation. Sie ermöglicht es einer Netzwerkkarte, Daten direkt aus dem Hauptspeicher eines Knotens in den Speicher eines anderen Knotens zu schreiben – ohne die CPU zu belasten oder den Betriebssystem-Kernel zu involvieren.

  • Zero-Copy: Daten werden nicht zwischen Puffern kopiert.
  • Kernel-Bypass: Applikationen kommunizieren direkt mit der Hardware.
  • Hardware-Transport: Das Protokoll wird komplett auf dem Adapter verarbeitet.
[Diagramm-Platzhalter: Vergleich des Standard-TCP-Stacks vs. RDMA-Stack mit Fokus auf CPU-Entlastung]

Vorteile für HPC-Szenarien

Merkmal Standard Ethernet Lossless Fabric (IB/RoCE)
Latenz 10 - 50 Mikrosekunden < 1 Mikrosekunde
CPU-Last Hoch (Stack-Processing) Minimal (Hardware Offload)
Paketverlust Best-Effort (Verlust möglich) Verlustfrei (Kreditsystem)
Skalierbarkeit Begrenzt durch Jitter Exzellent (Vorhersehbare Performance)

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