TUGAS ARSITEKTUR DAN

PE

Dosen Pengampu

UNIVERSITAS

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

ARSITEKTUR DAN ORGANISASIBKOMPUTER

EMBAHASAN INFINIBAND

Dosen Pengampu: Jumhurul Umami, M. Cs.

Disusun Oleh:

MUHAMMAD IBRAHIM

NIM: 362015611040

UNIVERSITAS DARUSSALAM GONTOR

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

TEKNIK INFORMATIKA

2015/2016

1

KOMPUTER

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada sekumpulan server berskala besar yang digunakan untuk mendukung situs Web

yang berskala besr pula, didalamnya termasuk server yang dikonfigurasikan untuk tujuan

tertentu, seperti untuk penyimpanan jaringan dan switch jaringan. Dengan

mengkhususkan fungsi tiap-tiap alat akan memudahkan untuk memperbesar atau

mengurangi kapasitas total, penggandaaan alat dapat meningkatkan kehandalan dan

toleransi terhadap kesalahan. Tetapi banyak jalur berkecepatan tinggi, dan switch

diperlukan untuk menginterkoneksi seluruh komponen system. Interkoneksi tersebut

merupakan target pasar dari infiniband.

Produk infiniband baru saja mulai muncul di pasaran. Sebagian besar dari produk

awal yang ditawarkan adalah switch dan interconnection bridge untuk komponen yang

telah menggunakan standar komunikasi data seperti PCI bus, Gigabit Ethernet,

FibreChannel. Generasi terbaru dari alat infiniband adalah infiniband pabrikan yang

memberi dukungan langsung ke server, switch jaringan, dan secondary storage device.

InfiniBand merupakan suatu interface I/O yang ditujukan untuk kelas high-end pada

pasar server. Versi pertama dari InfiniBand dirilis pada tahun 2001 dan telah dilirik oleh

beberapa vendor server. Dengan kemampuan untuk menghubungkan sampai dengan

64000 server, system penyimpanan serta perangkat jaringan, menjadikan InfiniBand

banyak digunakan pada sever kekinian. InfiniBand juga memungkinkan server, remote

storage, serta perangkat jaringan lainnya bisa terhubung menjadi satu dalam suatu switch

atau link.

3

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Infiniband

Infiniband adalah standar interkoneksi data yang dikembangkan oleh Infiniband

Trade Association, sebuah konsorsium yang didirikan oleh Dell, Hewlett-Packard, IBM,

Intel, Microsft, dan Sun Microsystem. Infiniband adalah arsitektur komunikasi

berkecepatan tinggi yang bertujuan digunakan untuk alat interkoneksi, seperti server,

secondary storage, dan switch jaringan. Tujuan dari standar ini adalah untuk

menggantikan banyak stadar interkoneksi yang saling bersaing dengan sebuah satandar

yang lebih universal, dan arsitekturnya dapat menghasilkan peningkatan kecepatan

transfer data yang signifikan.1

InfiniBand adalah jenis link komunikasi untuk aliran data antara prosesor dan

perangkat I/O yang menawarkan throughput hingga 2,5 gigabyte per detik dan

mendukung hingga 64.000 perangkat yang dialamatkan. Karena mendukung kualitas

layanan (QoS) dan failover, InfiniBand sering digunakan sebagai server penghubung

dalam lingkungan komputasi kinerja tinggi (HPC).2

Sistem aliran data internal dalam kebanyakan PC dan sistem server sangat fleksibel

dan relatif lambat. Yang mana jumlah data yang masuk dan mengalir di antara komponen

dalam komputer meningkat, sehingga terdapat hambatan pada sistem bus yang ada. Yang

alih-alih mengirimkan data secara paralel (biasanya 32 bit pada satu waktu, tetapi dalam

beberapa komputer 64 bit) di bus backplane, InfiniBand menetapkan (bit-at-a-time)

serial bus. Pin yang lebih sedikit dan sambungan listrik lainnya yang diperlukan juga

sedikit, sehingga dapat menghemat biaya produksi dan meningkatkan kehandalan. Serial

bus dapat membawa beberapa saluran data pada saat yang sama dalam sinyal

multiplexing. InfiniBand juga mendukung beberapa daerah memori, yang masing-masing

dapat ditangani oleh kedua prosesor dan perangkat penyimpanan.

Infiniband dibuat berdasarkan sebuah arsitektur interkoneksi yang biasanya disebut

dengan switched fabric, yang mana menginterkoneksi banyak alat dengan banyak jalur

transmisi data, dan kumpulan switch yang tampak menggambarkan proses thread yang

1 trimuerisandes.blogspot.co.id/2014/06/makalah-input-dan-output-organisasi.html, Diakses 23 Maret 2016 2 http://searchstorage.techtarget.com/definition/InfiniBand, Diakses 23 Maret 2016

4

saling berhubungan. Sebuah switched fabric menghubungkan banyak pengirim langsung

ke semua penerima dan dapat melayani semua koneksi secara bersamaan. Koneksi

diciptakan atas dasar permintaan, dan diputus ketika sudah tidak dibutuhkan lagi, dan

membebaskan kapasitas komunikasi data untuk mendukung koneksi lain. Arsitektur

switched fabric bukanlah suatu hal yang baru, tetapi teknologi digital switching yang

mendukungnya membuat hal ini menjadi sangat efektif dalam pembiayaan.

The InfiniBand Trade Association memandang bus itu sendiri sebagai saklar karena

mengontrol informasi dengan menentukan rute pesan yang diberikan hingga sampai ke

alamat tujuan. InfiniBand menggunakan Internet Protocol Version 6 (IPv6), yang

memungkinkan jumlah yang hampir tak terbatas pada ekspansi perangkat .

Dengan InfiniBand, data ditransmisikan dalam paket yang bersama-sama

membentuk komunikasi yang disebut pesan. Sebuah pesan dapat menjadi remote direct

memory access (RDMA) operasi membaca atau menulis, saluran mengirim atau

menerima pesan, operasi transaksi berbasis reversibel atau transmisi multicast. Setiap

prosesor (PC atau server data center), misalnya memiliki apa yang disebut Host Channel

Adapter (HCA) dan masing-masing perangkat periferal memiliki Target Channel

Adapter (TCA). Adapter ini berpotensi untuk bertukar informasi yang menjamin

keamanan atau kualitas kerja yang diberikan oleh Quality of Service level.3

Setiap peralatan terhubungkan pada infiniband switch oleh sebuah Host Channel

Adapater (HCA) atau sebuah Target Channel Adapater (TCA). HCA digunakan oleh alat

seperti server multi fungsi yang dapat menghasilkan dan merespon permintaan transfer

data. HCA memiliki koneksi langsung ke primary storage pada host melalui sebuah

device controller yang terhubung pada suatu system bus atau melalui sebuah special-

purpose memory interface. TCA digunakan oleh peralatan yang lebih sederhana seperti

switch jaringan dan storage device.

Infiniband yang merupakan perkembangan Ethernet. Ethernet sendiri adalah jenis

skenario perkabelan dan pemrosesan sinyal untuk data jaringan komputer yang terdapat

pada layer Physical di model jaringan OSI.

3 http://searchstorage.techtarget.com/definition/InfiniBand, Diakses 23 Maret 2016

5

Teknologi Infiniband ini bisa diimplimentasikan untuk High Performance Clustering

atau bahkan Virtual Data Center. Arsitektur Infiniband ini mendefinisikan hubungan

antara node prosesor dan kinerja tinggi I/O node seperti pada media penyimpanan.

Seperti pada Fiber Channel, PCI Express, Serial ATA dan interkoneksi lainnya,

Infiniband menawarkan point-to-point biderictional link serial yang bertujuan untuk

koneksi antar prosesor dengan kecepatan tinggi seperti disk. Infiniband dapat

menggunakan kabel tembaga atau serat optic untuk berkomunikasi. Namun konstruksi

kabel seperti Twisted Pair atau Coaxial tidak dapat digunakan oleh Infiniband. Infiniband

dapat menggunakan kabel Coaxial yang memiliki satu atau lebih pasang konduktor.

Kecepatan transmisi data dari Infiniband ini berkisar 2,5 – 10 Gbps tergantung pada

jumlah konduktor yang digunakan.

2.2 Keuntungan Infiniband

Infiniband memiliki keuntungan utama yaitu :

1. Speed

Satuan Kecepatan yang dimiliki Infiniband yaitu 2.5Gbps (single data rate /SDR).

Namun kecepatan ini bisa dinaikkan lagi menggunakan teknik DDR (Double Data

Rate) ,QDR (Quad Data Rate), fourteen data rate (FDR), and enhanced data rate

(EDR) menjadi 5 Gbps dan 10 Gbps (DDR dan QDR) sedangkan FDR dan EDR

menjadi 14.0625 Gbit/s dan 25.78125 Gbit/s.

2. Latency

Latency adalah jumlah waktu yang dibutuhkan paket data untuk berpindah di

seluruh koneksi jaringan. Keunggulan utama Infiniband sendiri bukan pada kecepatan

melainkan Latency dan QoS. Quality of Service (QoS) adalah kemampuan suatu

jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith,

mengatasi jitter dan delay. SDR memiliki latency 200nanosecond, DDR

140nanosecond, QDR 100nanosecond. Latency yang dimiliki Infiniband jauh lebih

cepat dibandingkan dengan latency Ethernet yang umumnya 10GE punya latency

dalam orde microsecond.

3. Topology

Infiniband menggunakan tobologi switched fabric, switched fabric adalah

topologi dimana node jaringan saling terhubung antara satu sama lain melalui satu

6

atau lebih switch jaringan. Semua transmisi data dimulai dan berakhir di channel

adapter.Setiap prosessor masing-masing berisi host channel adapter (HCA) dan

masing-masing perangkat memiliki target channel adapter (TCA). Adapter ini juga

dapat bertukar informasi dalam hal keamanan dan kualitas layanan.

4. Messages

Infiniband mentransmisikan paket data sampai 4KB yang diambil secara

bersamaan untuk membuat pesan. Pesan itu berupa :

RDMA (Remote Direct Memory Access) yaitu kemampuan suatu CPU untuk

mengakses memory yang berada di CPU lain tanpa melibatkan Operating System,

sehingga memiliki throughput yang besar dan low latency, dan sangat berguna

untuk aplikasi clustering.

Channel pengirim dan penerima

Operasi berbasis transaksi

Multicast transmission

Operasi atom4

Infiniband menggunakan tembaga CX4 untuk tingkat SDR dan DDR. Sedangkan

QDR dan FDR dapt menggunakan konektor QSFP (Quad SFP), tembaga, fiber

tergantung dari panjang yang diperlukan. Infiniband banyak diaplikasikan dalam pusat

data perusahaan seperti Oracle Exadata Database Machine, Oracle Exalogic Elastic

Cloud dan Oracle SPARC SuperCluster, sector finansial, komputasi awan seperti

perusahaan VMWorld. Infiniband banyak digunakan untuk pengaplikasia high

performance clustering. 500 Top Super Komputer juga menggunakan Infiniband.

Infiniband tidak memiliki standard pemrograman API. Syntax dari fungsi Infiniband

sepenuhnya diserahkan kepada vendor. Sampai saat ini standar de-facto yang telah

menjadi sintaks yang dikembangkan oleh OpenFabrics Alliance yang banyak diadopsi

oleh sebagian besar vendor Infiniband untuk dioperasikan di Linux, Free BSD dan MS

Windows. Perangkat lunak yang dikembangkan oleh OpenFabric Alliance yaitu

"OpenFabrics Enterprise Distribution (OFED)".5

4 http://alihasyim.blogspot.co.id/2012/10/teknologi-infiniband.html, Diakses 23 Maret 2016 5 Ibid.

7

2.3 Arsitektur InfiniBand

Berbeda dengan PCI, infiniBand memungkinkan perangkat I/O berjarak maksimal

17 meter dengan ditransmisikan kabel tembaga, sampai dengan 300 meter dengan

menggunakan kabel fiber optic multimode, dan yang lebih mencengangkan bisa

mencapai 10 km dengan menggunakan kabel fiber optic single-mode. Dengan jarak

seperti itu transfer rate bisamencapai 30Gbps.

Gambar diatas mengilustrasikan arsitektur InfiniBand. Elemen kuncinya adalah:

1. Host Channel Adapter (HCA) : Dibandingkan dengan jumlah slot PCI, server pada

umumnya membutuhkan interface tunggal menuja HCA yang menghubungkan server

dengan switch InfiniBand. HCA itu sendiri dihubungkan dengan server pada memory

controller, yang mana memiliki akseske system busdan control traffic antara HCA dan

memory. HCA menggunakan direct-memory access (DMA) untuk membaca dan

menulis pada memory.

2. Target Channel Adapter (TCA) : TCA digunakan untuk menghubungkan system

penyimpanan, router, dan perangkat peripheral lain ke switch InfiniBand.

3. InfiniBand Switch : merupakan sebuah switch yang menyediakan koneksi physical

point-to-point dengan perangkat yang beragam dan memilah traffic darisuatu link ke

yang lainnya. Server dan perangkat berkomunikasi melalui adapternya dengan

8

diperantarai switch. Swich ini mampu mengatur tautan tanpa mengganggu operasi

server.

4. Links : Merupakantautanantara switch dengan adapter channel, atauantaradua switch.

5. Subnet : Sebuah subnet berisi satu atau lebih switch yang terinter koneksi dengan

tambahan link yang mana menghubungkan perangkat lain ke switch tersebut.

6. Router : menghubungakan InfiniBand subnet, atau menghubungkan switch InfiniBand

kesebuah jaringan, seperti Local Area Network, Wide Area Network, sertake Storage

Area Network.

Channel adapter merupakan sebuah perangkat adapter cerdas yang mana bisa

menghandle semua fungsi I/O tanpa perlu mengganggu kerja processor. Sebagai contoh,

terdapat sebuah control protocol dalam proses switch menemukan semua TCA dan HCA

dalam struktur dan mengisikan logical address untuk setiap perangkat itu. Hal ini

diselesaikan tanpa ada campur tangan processor.

Switch InfiniBand secara sementara membuka channel antara processor dan

perangkat yang sedang berkomunikasi. Perangkat itu tidak perlu berbagai kapasitas

channel, yang mana dalam kasus ini dengan sebuah desain bus seperti PCI. Desain ini

membutuhkan attribute perangkat untuk akses ke processor.Perangkat tambahan dapat

ditambahkan ke dalam pengaturan dengan menghubungkan setiap perangkat TCA ke

switch.6

6 https://www.academia.edu/7412172/Infini_Band_Adalah, Diakses 23 Maret 2016

9

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Infiniband yang merupakan perkembangan Ethernet. Ethernet sendiri adalah jenis

skenario perkabelan dan pemrosesan sinyal untuk data jaringan komputer yang terdapat

pada layer Physical di model jaringan OSI. InfiniBand adalah arsitektur komunikasi

yang digunakan untuk komputasi tingkat tinggi bertujuan untuk alat interkoneksi, seperti

server, secondary storage, dan switch jaringan. Tujuan dari InfiniBand untuk

menggantikan banyak standar interkoneksi yang saling bersaing dengan sebuah satandar

yang lebih universal, dan arsitekturnya dapat menghasilkan peningkatan kecepatan

transfer data yang signifikan. Teknologi Infiniband ini bisa diimplimentasikan untuk

High Performance Clustering atau bahkan Virtual Data Center. Arsitektur Infiniband ini

mendefinisikan hubungan antara node prosesor dan kinerja tinggi I / O node seperti pada

media penyimpanan. Infiniband ini dikembangkan oleh Infiniband Trade Association,

sebuah konsorsium yang didirikan oleh Dell, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Microsft, dan

Sun Microsystem.

10

DAFTAR PUSTAKA

Diakses pada 23 Maret 2016

https://www.academia.edu/7412172/Infini_Band_Adalah

http://alihasyim.blogspot.co.id/2012/10/teknologi-infiniband.html

http://searchstorage.techtarget.com/definition/InfiniBand

http://trimuerisandes.blogspot.co.id/2014/06/makalah-input-dan-output-

organisasi.html