Topologies & Network Interfaces
Präzisions-Vernetzung für Exascale: Strategische Auswahl von Topologien und Schnittstellen für maximale Bandbreite.
Das geometrische Rückgrat der Performance
In einem Supercomputer ist das Netzwerk kein statisches Hilfsmittel, sondern ein dynamisches Fabric, das über die Effizienz der parallelen Berechnungen entscheidet. Die Wahl der richtigen Netzwerktopologie bestimmt die Anzahl der Hops und die Bisektions-Bandbreite, während die eingesetzten Schnittstellen (Interfaces) wie InfiniBand oder Omni-Path die physikalische Latenzgrenze definieren. Im Jahr 2026 ist die Abstimmung dieser Komponenten auf das spezifische Applikationsprofil der entscheidende Faktor für den wissenschaftlichen Durchsatz.
Strategische Netzwerk-Topologien
Fat Tree / Clos
Hierarchisch & blockierungsfrei. Der Standard für mittlere Cluster bis ca. 2.000 Knoten. Bietet volle Bisektions-Bandbreite.
Torus (3D/4D)
Nachbarschafts-Vernetzung. Kosteneffizient bei extrem hohen Knotenzahlen. Ideal für räumlich-lokale Simulationen.
Dragonfly
Minimiert Kabelkosten und Hops über Gruppen hinweg. Optimiert für massiv-parallele Exascale-Systeme.
Hypercube
Logarithmische Skalierung der Pfadlängen. Heute primär in spezialisierten Architekturen oder Sub-Strukturen zu finden.
HPC Schnittstellen-Technologien
InfiniBand (NDR/HDR)
InfiniBand bleibt die bevorzugte Wahl für HPC. Mit nativem Support für RDMA (Remote Direct Memory Access) und Offloading-Engines bietet es die geringsten Latenzen und entlastet die CPU vollständig vom Netzwerk-Stack.
High-Speed Ethernet (RoCE)
RDMA over Converged Ethernet erlaubt HPC-Performance auf Basis vertrauter Ethernet-Standards. Ideal für Umgebungen, in denen Kompatibilität mit bestehenden Datacenter-Strukturen und Speichersystemen im Vordergrund steht.
Evaluierungsmatrix: Topologie vs. Interface
| Interface | Topologie-Eignung | Primärer Fokus |
|---|---|---|
| InfiniBand | Fat Tree, Dragonfly | Niedrigste Latenz (< 1µs) & maximale Bandbreite. |
| Omni-Path | Fat Tree | Kosteneffizientes HPC-Scaling für mittlere Workloads. |
| Slingshot | Dragonfly | Exascale-Optimierung & Congestion Control. |
| Ethernet (RoCE) | Clos / Leaf-Spine | Interoperabilität & konvergente Cloud-Infrastrukturen. |
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