什么是InfiniBand，它和以太网的区别在于什么？
好的，我来为你详细介绍一下 InfiniBand，以及它与以太网的本质区别，尽量用更自然、不那么“AI范儿”的方式来阐述。
想象一下，计算机之间需要互相传递信息，就像人与人之间需要对话一样。InfiniBand 和以太网，就像是两种不同的“语言”和“沟通渠道”，它们各有特点，适用于不同的场景。
InfiniBand：为高性能计算而生的超级快车
InfiniBand（简称 IB）一开始就不是为了日常上网、办公这些通用场景设计的。它的诞生，是为了满足高性能计算（HPC）领域最苛刻的需求——极致的低延迟和极高的带宽。你可以把它想象成一条专门为赛车设计的超级高速公路，只允许最快的赛车通行，并且全程畅通无阻。
那么，InfiniBand 的“厉害”之处体现在哪里呢？
低延迟 (Low Latency)： 这是 IB 最核心的优势之一。延迟，简单来说就是数据从发送方到接收方需要花费的时间。在 HPC 中，即使是微秒级的延迟差异，也可能对计算结果产生巨大影响。IB 的设计从根本上就追求极低的延迟，因为它使用了直接内存访问（Remote Direct Memory Access, RDMA）技术。你可以理解为，IB 可以让一台计算机的内存直接“看到”并“读取”另一台计算机的内存，中间不需要经过 CPU 或操作系统的层层处理，就像你不需要通过秘书就能直接联系到老板一样，效率极高。
高带宽 (High Bandwidth)： IB 提供的带宽也非常惊人，远超绝大多数以太网的标准。这意味着它一次可以传输大量数据。想象一下，如果以太网是一条普通公路，那么 IB 就是拥有无数车道的超级高速公路，可以同时运送海量货物。
面向连接 (ConnectionOriented)： IB 在建立通信之前，会先建立一个通信路径。这有点像打一个电话，在真正通话前，需要先建立起一个电话线路。一旦线路建立，数据传输就会非常可靠且高效，因为路径上的所有设备都为这次通信做好了准备。
硬件卸载 (Hardware Offloading)： IB 的很多核心功能，比如 RDMA、流量控制、差错校验等，都直接在网络适配器（网卡）和交换机芯片上完成，而不是依赖于服务器的 CPU。这样就极大地解放了 CPU 的资源，让 CPU 可以更专注于计算本身。
专门的硬件和协议栈： IB 使用的是自己独立的一套协议和硬件标准，与以太网是完全不同的体系。这使得它在设计上能够更专注于性能优化。
以太网：无处不在的通用通信管道
以太网，我们都太熟悉了，它是我们日常上网、局域网连接的基础。你可以把它比作我们日常使用的公路系统，覆盖范围广，用途多样，能够满足大多数人的出行需求。
以太网的特点也很鲜明：
广泛的通用性： 以太网可以连接各种各样的设备，从个人电脑、服务器到路由器、交换机，再到物联网设备。它的生态系统非常庞大和成熟。
成本效益： 相对于 IB，以太网的硬件成本通常更低，部署也更简单方便。
面向无连接 (Connectionless)： 以太网在传输数据时，通常是“即发即弃”的模式，不需要事先建立连接。数据包（帧）会独立发送，由接收方来处理是否接收和如何处理。这使得它在处理零散、非实时的通信时非常灵活。
TCP/IP 协议栈： 以太网通常运行在 TCP/IP 协议栈之上，这是互联网的标准通信协议。TCP 负责数据的可靠传输和流量控制，IP 负责数据的路由。
可扩展性强： 以太网通过不断的技术演进，带宽也在持续提升（例如千兆以太网、万兆以太网、四十万兆以太网等），并且有成熟的解决方案来应对网络规模的扩展。
InfiniBand 和以太网的核心区别：目标与实现方式
说了这么多，两者最大的区别到底在哪儿呢？
1. 设计目标不同：
InfiniBand： 专注于极致性能（低延迟、高带宽），主要服务于对网络性能要求极高的场景，如超级计算机、高性能计算集群、大规模数据中心内的计算节点互联、AI/ML 训练等。它的核心是让计算节点之间能够以接近内存访问的速度进行通信。
以太网： 专注于通用性、成本效益和广泛的连接性，服务于绝大多数的计算和通信需求。它更注重在广泛应用和大规模部署方面的优势。
2. 核心技术实现不同：
RDMA 是 IB 的标志性技术： IB 的低延迟和高吞吐很大程度上依赖于 RDMA。这意味着数据可以直接在网络接口卡之间传输，绕过 CPU 和操作系统。
以太网依靠 TCP/IP： 以太网通常通过 TCP/IP 协议栈进行通信。虽然 TCP/IP 也提供了可靠性和流量控制，但其实现机制需要在 CPU 和操作系统层面进行大量的处理，这会引入更多的延迟和资源消耗。
3. 网络拓扑和管理不同：
IB 网络： IB 网络通常采用FatTree（胖树）或类似的拓扑结构，以确保任意两个节点之间都有多条高带宽路径，避免瓶颈。它的管理和配置也更偏向于高性能网络环境的调优。
以太网： 以太网的拓扑结构非常灵活，从简单的星型到复杂的混合型都有。管理上更侧重于 IP 地址管理、VLAN 等通用网络管理手段。
4. 硬件成本和复杂性：
IB： IB 的网卡（HCA Host Channel Adapter）和交换机通常比同等速度的以太网设备更昂贵且更复杂，因为它们集成了更多的专用处理逻辑来支持 RDMA 等高级功能。
以太网： 以太网设备相对便宜且易于获取，生态系统成熟，兼容性好。
为什么会出现 InfiniBand？
在 HPC 和大规模分布式计算领域，随着计算能力的飞速增长，网络成为了一个越来越明显的瓶颈。服务器的 CPU 计算速度非常快，但如果网络传输速度跟不上，或者延迟太高，那么整个系统的性能就会被拖累。以太网虽然一直在提速，但在一些对延迟极其敏感的计算任务中，仍然无法满足需求。
InfiniBand 的出现，就是为了解决这个问题。它提供了一条更直接、更快速的通道，让各个计算节点能够无缝协作，把“短板”补齐。尤其是在分布式训练（如深度学习）中，大量的模型参数和梯度需要在节点间频繁交换，IB 的低延迟和高带宽就显得尤为重要。
近年来以太网的变化与融合
值得一提的是，近年来以太网也在努力追赶。比如通过RoCE (RDMA over Converged Ethernet) 技术，以太网也开始支持 RDMA，试图在通用以太网硬件上实现接近 IB 的性能。这使得以太网在某些高性能场景下也能发挥更大的作用，并且可以利用现有的以太网基础设施。
然而，即使有了 RoCE，底层的硬件设计和协议实现仍然存在差异。InfiniBand 作为从一开始就为高性能而生的技术，在纯粹的网络性能方面，尤其是在极端低延迟和某些特定优化上，仍然保持着一定的优势。
总结一下：
InfiniBand： 专为高性能而生，像赛车赛道，追求极致速度和响应，牺牲了一些通用性和成本。适合 HPC 集群、AI 集群等对网络性能要求极高的场景。
以太网： 普适性强，像公路网，覆盖广泛，经济实用，满足大多数人的需求。适合绝大多数通用计算和网络场景。
选择哪种技术，很大程度上取决于你的具体应用场景和对性能的需求。如果你的任务对延迟和带宽有着极致的追求，并且预算允许，InfiniBand 可能是更好的选择。如果你的需求更偏向于通用性和成本效益，那么以太网（包括支持 RoCE 的新一代以太网）会是更主流的选择。它们就像是两种不同类型的交通工具，服务于不同的出行目的。
想象一下，计算机之间需要互相传递信息，就像人与人之间需要对话一样。InfiniBand 和以太网，就像是两种不同的“语言”和“沟通渠道”，它们各有特点，适用于不同的场景。
InfiniBand：为高性能计算而生的超级快车
InfiniBand（简称 IB）一开始就不是为了日常上网、办公这些通用场景设计的。它的诞生，是为了满足高性能计算（HPC）领域最苛刻的需求——极致的低延迟和极高的带宽。你可以把它想象成一条专门为赛车设计的超级高速公路，只允许最快的赛车通行，并且全程畅通无阻。
那么，InfiniBand 的“厉害”之处体现在哪里呢？
低延迟 (Low Latency)： 这是 IB 最核心的优势之一。延迟，简单来说就是数据从发送方到接收方需要花费的时间。在 HPC 中，即使是微秒级的延迟差异，也可能对计算结果产生巨大影响。IB 的设计从根本上就追求极低的延迟，因为它使用了直接内存访问（Remote Direct Memory Access, RDMA）技术。你可以理解为，IB 可以让一台计算机的内存直接“看到”并“读取”另一台计算机的内存，中间不需要经过 CPU 或操作系统的层层处理，就像你不需要通过秘书就能直接联系到老板一样，效率极高。
高带宽 (High Bandwidth)： IB 提供的带宽也非常惊人，远超绝大多数以太网的标准。这意味着它一次可以传输大量数据。想象一下，如果以太网是一条普通公路，那么 IB 就是拥有无数车道的超级高速公路，可以同时运送海量货物。
面向连接 (ConnectionOriented)： IB 在建立通信之前，会先建立一个通信路径。这有点像打一个电话，在真正通话前，需要先建立起一个电话线路。一旦线路建立，数据传输就会非常可靠且高效，因为路径上的所有设备都为这次通信做好了准备。
硬件卸载 (Hardware Offloading)： IB 的很多核心功能，比如 RDMA、流量控制、差错校验等，都直接在网络适配器（网卡）和交换机芯片上完成，而不是依赖于服务器的 CPU。这样就极大地解放了 CPU 的资源，让 CPU 可以更专注于计算本身。
专门的硬件和协议栈： IB 使用的是自己独立的一套协议和硬件标准，与以太网是完全不同的体系。这使得它在设计上能够更专注于性能优化。
以太网：无处不在的通用通信管道
以太网，我们都太熟悉了，它是我们日常上网、局域网连接的基础。你可以把它比作我们日常使用的公路系统，覆盖范围广，用途多样，能够满足大多数人的出行需求。
以太网的特点也很鲜明：
广泛的通用性： 以太网可以连接各种各样的设备，从个人电脑、服务器到路由器、交换机，再到物联网设备。它的生态系统非常庞大和成熟。
成本效益： 相对于 IB，以太网的硬件成本通常更低，部署也更简单方便。
面向无连接 (Connectionless)： 以太网在传输数据时，通常是“即发即弃”的模式，不需要事先建立连接。数据包（帧）会独立发送，由接收方来处理是否接收和如何处理。这使得它在处理零散、非实时的通信时非常灵活。
TCP/IP 协议栈： 以太网通常运行在 TCP/IP 协议栈之上，这是互联网的标准通信协议。TCP 负责数据的可靠传输和流量控制，IP 负责数据的路由。
可扩展性强： 以太网通过不断的技术演进，带宽也在持续提升（例如千兆以太网、万兆以太网、四十万兆以太网等），并且有成熟的解决方案来应对网络规模的扩展。
InfiniBand 和以太网的核心区别：目标与实现方式
说了这么多，两者最大的区别到底在哪儿呢？
1. 设计目标不同：
InfiniBand： 专注于极致性能（低延迟、高带宽），主要服务于对网络性能要求极高的场景，如超级计算机、高性能计算集群、大规模数据中心内的计算节点互联、AI/ML 训练等。它的核心是让计算节点之间能够以接近内存访问的速度进行通信。
以太网： 专注于通用性、成本效益和广泛的连接性，服务于绝大多数的计算和通信需求。它更注重在广泛应用和大规模部署方面的优势。
2. 核心技术实现不同：
RDMA 是 IB 的标志性技术： IB 的低延迟和高吞吐很大程度上依赖于 RDMA。这意味着数据可以直接在网络接口卡之间传输，绕过 CPU 和操作系统。
以太网依靠 TCP/IP： 以太网通常通过 TCP/IP 协议栈进行通信。虽然 TCP/IP 也提供了可靠性和流量控制，但其实现机制需要在 CPU 和操作系统层面进行大量的处理，这会引入更多的延迟和资源消耗。
3. 网络拓扑和管理不同：
IB 网络： IB 网络通常采用FatTree（胖树）或类似的拓扑结构，以确保任意两个节点之间都有多条高带宽路径，避免瓶颈。它的管理和配置也更偏向于高性能网络环境的调优。
以太网： 以太网的拓扑结构非常灵活，从简单的星型到复杂的混合型都有。管理上更侧重于 IP 地址管理、VLAN 等通用网络管理手段。
4. 硬件成本和复杂性：
IB： IB 的网卡（HCA Host Channel Adapter）和交换机通常比同等速度的以太网设备更昂贵且更复杂，因为它们集成了更多的专用处理逻辑来支持 RDMA 等高级功能。
以太网： 以太网设备相对便宜且易于获取，生态系统成熟，兼容性好。
为什么会出现 InfiniBand？
在 HPC 和大规模分布式计算领域，随着计算能力的飞速增长，网络成为了一个越来越明显的瓶颈。服务器的 CPU 计算速度非常快，但如果网络传输速度跟不上，或者延迟太高，那么整个系统的性能就会被拖累。以太网虽然一直在提速，但在一些对延迟极其敏感的计算任务中，仍然无法满足需求。
InfiniBand 的出现，就是为了解决这个问题。它提供了一条更直接、更快速的通道，让各个计算节点能够无缝协作，把“短板”补齐。尤其是在分布式训练（如深度学习）中，大量的模型参数和梯度需要在节点间频繁交换，IB 的低延迟和高带宽就显得尤为重要。
近年来以太网的变化与融合
值得一提的是，近年来以太网也在努力追赶。比如通过RoCE (RDMA over Converged Ethernet) 技术，以太网也开始支持 RDMA，试图在通用以太网硬件上实现接近 IB 的性能。这使得以太网在某些高性能场景下也能发挥更大的作用，并且可以利用现有的以太网基础设施。
然而，即使有了 RoCE，底层的硬件设计和协议实现仍然存在差异。InfiniBand 作为从一开始就为高性能而生的技术，在纯粹的网络性能方面，尤其是在极端低延迟和某些特定优化上，仍然保持着一定的优势。
总结一下：
InfiniBand： 专为高性能而生，像赛车赛道，追求极致速度和响应，牺牲了一些通用性和成本。适合 HPC 集群、AI 集群等对网络性能要求极高的场景。
以太网： 普适性强，像公路网，覆盖广泛，经济实用，满足大多数人的需求。适合绝大多数通用计算和网络场景。
选择哪种技术，很大程度上取决于你的具体应用场景和对性能的需求。如果你的任务对延迟和带宽有着极致的追求，并且预算允许，InfiniBand 可能是更好的选择。如果你的需求更偏向于通用性和成本效益，那么以太网（包括支持 RoCE 的新一代以太网）会是更主流的选择。它们就像是两种不同类型的交通工具，服务于不同的出行目的。
网友意见
InfiniBand Architecture是为大规模数据中心设计的软件定义网络架构，它的设计旨在实现最高效的数据中心互连基础设施。InfiniBand原生地支持SDN、Overlay和虚拟化等网络技术，是一种开放标准的高带宽、低时延、高可靠的网络互连。
InfiniBand和以太网的区别在于：
以太网使用以网络设备为中心的方法建立路由，主要面向低速网络；
InfiniBand在设计之初就致力于解决传统网络的缺陷，用软件定义的方法建立大规模且流量纯净的二层网络，不存在ARP广播机制等带来的广播风暴问题和组网限制。
以太网使用软件控制数据的传输，需要使用高性能CPU做数据包的处理；
InfiniBand链路层提供有序数据包传递和基于信用的流量控制，CPU占用可忽略不计。
在传统以太网应用架构中，应用程序不可以直接访问网络；
InfiniBand绕过操作系统内核创建应用程序间通信的直接通道，为应用程序提供延迟极低的消息传输服务。
InfiniBand技术规范由InfiniBand行业协会（IBTA）定义并推动在数据中心的广泛应用。IBTA成立于1999年，定义、维护并持续完善InfiniBand规范，同时负责商业InfiniBand产品的合规性和互操作性测试。
相较于其他互连解决方案，IBTA通过制定并执行其路线图，在高性能通信和计算卸载方面更积极地推动了相关产品的开发，确保为数据中心设计最先进的基础设施。
关于InfiniBand的设计理念和更多故事，比如InfiniBand网卡为什么叫HCA，InfiniBand软件接口为什么叫verbs，请参见 Introduction to InfiniBand for End Users
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