Clusterverbindungen

Clusterverbindungen bezeichnen in der Informationstechnologie die Netzwerkverbindungen zwischen den Knoten eines Clusters, über die Daten, Befehle und Synchronisationssignale ausgetauscht werden. Sie bilden das Rückgrat von Leistung, Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit und zeichnen sich durch niedrige Latenz, hohe Bandbreite und oft RDMA-Unterstützung aus.

Zu den gängigen Interconnect-Technologien gehören InfiniBand, RDMA over Converged Ethernet RoCE und iWARP, häufig genutzt in Kombination mit Switch-Farmen in Fat-Tree- oder Leaf-Spine-Topologien. Ethernet-basierte Interconnects mit 25, 40 und 100 Gigabit pro Sekunde sind verbreitet; Fibre Channel wird vor allem in Speicher- oder bestimmten Datenbank-Umgebungen verwendet. RDMA ermöglicht geringe Latenzzeiten und Zero-Copy-Übertragungen.

Netzwerktopologien reichen von Fat-Tree, Leaf-Spine und Torus bis zu Mesh- oder Hypercube-Strukturen. Redundante Pfade, Link-Aggregation (LACP) und getrennte Management- von Datennetzen erhöhen Zuverlässigkeit. Netzwerke werden oft mit VLANs isoliert und QoS-Mechanismen unterstützen priorisierte Datenströme, um Staus zu vermeiden.

Softwareseitig verwenden Clusterverbindungen Protokolle wie MPI für den Nachrichtenaustausch, RPC- oder verteilte Scheduling-Lösungen. Cluster- oder Container-Orchestrierungssysteme wie Slurm oder Kubernetes bauen auf stabile Netzwerke. Sicherheitsaspekte umfassen Netzsegmentierung, Zugriffskontrollen und Verschlüsselung der Datenströme, wo vorgesehen.

Typische Anwendungen umfassen Hochleistungsrechnen, verteilte Datenbanken, KI- und ML-Training sowie Render- oder VDI-Farmen. Zentrale Leistungskennzahlen sind Latenz, Bandbreite, Jitter und Netzwerkauslastung, oft mit Berücksichtigung von NUMA-Architekturen.