是目前发展最快的高速互联网络技术之一，具有高带宽、低时延、易扩展等特点。 通过研究和实践，对该技术的数据分组、数据传输、层次结构、与以太网技术的比较、交换机制、发展前景等进行了全面的探索。
一、概述
它是处理器和 I/O 设备之间数据流的通信链路，最多支持 64,000 个可轮询设备。
(, IBA) 是一种行业标准规范，它定义了一种点对点交换输入/输出框架，通常用于服务器、通信基础设施、存储设备和嵌入式系统的互连。
具有普适性、低延迟、高带宽、低管理成本等特点，是一个理想的单连接多数据流（降维、通信、存储、管理）的连接网络，拥有数万个互连节点. 最小的完整IBA单元是一个子网（），多个子网通过路由器连接起来形成一个大的SBA网络。 SBA 子网由端节点、交换机、链路和子网管理器组成。
开发的初衷是将服务器总线联网，因此它不仅具有强大的网络性能，还直接继承了总线的高带宽和低信噪比。 总线技术中使用的DMA()技术是以RDMA()的形式实现的。 RDMA服务可以在处理器之间进行跨网络数据传输，数据直接在临时显存之间传输，无需操作系统干预或数据复制。 RDMA 通过减少对带宽和处理器开销的需求来提高信噪比。 这些效果是通过在网卡硬件中部署可靠的传输契约，并支持零拷贝网络技术和内核内存旁路来实现的。
实现了基于客户端-服务器和消息传输的通信方案和基于存储映射实现网络通信的方案，将复杂的I/O系统从处理器和存储设备中分离出来，使I/O子系统相互独立，是一种基于I/O通道共享机制的总线互连技术。
该系统由通道适配器（）、交换机、路由器、电缆和连接器组成。 CA分为主机通道适配器（Host）和目标通道适配器（Host）。 SBA交换机在原理上与其他标准网络交换机类似，但必须能够满足高性能和低成本的要求。 路由器用于将大型网络划分为较小的子网，并通过路由器将它们连接在一起。 HCA是一个设备点，服务器或存储设备的IB端节点通过它连接到IB网络。 TCA是一种非凡的通道适配器方式，多用于存储设备等嵌入式环境。
有几个优点，基于标准的合同，高速，远程直接内存访问（RDMA），传输卸载（），网络分区和服务质量（QoS）。
2.数据包和数据传输
() 是数据传输的基本单位。 为了使信息在网络中高效传播，信息被信道适配器分成许多数据包。 一个完整的IBA包由本地路由头（）、全局路由头（Route）、基本传输头（Base）、扩展传输头（，PYLD）、固定循环冗余校验（ CRC、ICRC)和可变循环冗余校验(CRC、VCRC)等字段(field)，如图所示。 2.
数据包使用128位的IPv6扩展地址，其数据包在GRH中包含源（HCA）和目的（TCA）地址，使得交换机能够立即将数据包直接切换到正确的设备上。
基于铜缆和光纤，化学层支持单线（1X）、4线（4X）、8线（8X）和12线（12X）分组传输。
标准支持单倍速（SDR）、双倍速（DDR）、四倍速（QDR）、十四倍速（FDR）和增强型双倍速（EDR）的数据传输速度，从而可以传输更大量的数据（见表1). 因为DDR/QDR大大提高了性能，所以非常适合传输大数据文件的应用，比如分布式数据库和数据挖掘应用。
与DDR、QDR一样，也采用了直通转发技术（Cut-）。 如果使用不同的传输速度，子网管理器必须是拓扑感知的（-aware）并且只将 SDR 数据包转发到 SDR 链路（或将 DDR 数据包转发到 DDR 链路），或者交换网络必须能够存储和转发数据包以提供速度匹配。
在 SDR 和 DDR 连接之间交换数据时复制物理网络连接状态，额外的存储转发延迟是数据包序列化延迟的一半。 为了在SDR主机和DDR主机之间交换数据，DDR主机根据连接构建时交换的QP参数进行限速传输。
3.架构层次
该框架由化学层、链路层、网络层和传输层组成，其层次结构如图3所示。
化学层：化学层为链路层提供服务，为这两层提供逻辑套接字。 化学层由端口信号连接器、物理连接（联通和光信号）、硬件管理、电源管理、编码线等模块组成。 它的主要功能是：
链路层：链路层负责处理数据包中链路数据的发送和接收，提供寻址、缓冲、流量控制、错误校验、数据交换等服务。 服务质量（QoS）主要体现在这一层。 状态机（state）用于定义链路层的逻辑操作为外部可访问的操作，不指定内部操作。
例如，数据包接收状态机将从链路层接收的数据作为字节流处理，即使我们期望链路层操作并行处理数据流的多个字节。
网络层：网络层负责在IBA子网之间路由数据包，包括()和()操作。 网络层不指定多合约路由（如非IBA类型之上的IBA路由），也不指定IBA子网之间的原始数据包如何路由。
传输层：每个IBA数据都包含一个传输头()。 传输报头包含端节点完成指定操作所需的信息。 传输层的IBA通道适配器通信客户端通过操作QP，形成“发送”工作队列和“接收”工作队列。
对于主机，传输层的客户端是一个 Verbs 软件层。 客户端向这些队列发送缓冲区或命令复制物理网络连接状态，硬件来回传输缓冲区数据。 在构造QP时，它结合了四种IBA传输服务类型（可靠连接、可靠自轮询消息、不可靠自轮询消息、不可靠连接）或非IBA合约封装服务。 传输服务描述了可靠性和 QP 传输数据的工作方式以及传输的内容。
4.兑换机制
采用的交换结构()是一种基于交换的点对点互连结构，用于系统的容错性和可扩展性。
交换机的主要功能是将数据包投递到数据包本地路由头指定的目的地址。 同时，交换机也对数据包进行消费，以满足自我管理的需要。 SBA交换机是内部子网的基本路由预制组件（子网间的路由功能由SBA路由器提供）。 交换机的互连是通过在链路之间中继数据包（）来完成的。
交换机实现的功能有：子网管理代理（SMA）、性能管理代理（PMA）和底板管理代理（BMA）。 SMA通过子网管理包为子网管理器提供了获取交换机内部记录和表数据的，实现消息通知、服务级别（Level，SL）到虚拟路径（Lane，VL）的映射、VL仲裁、多广播转发、供应商特征等功能。 PMA 为性能管理器提供了一个套接字，用于监控交换机的数据吞吐量和错误累积等性能信息。 BMA 提供底板管理器和机箱管理器之间的通信通道。
交换机数据转发的主要功能：
(1)选择输出端口：交换机根据数据包的本地目的标识(Local，DLID)，从转发表中找出输出端口的终端标记。
(2) 选择输出VL：支持SL和VL。 交换机根据SL-VL映射表确定不同优先级的数据包使用的输出端口的VL。
(3)数据流控：采用基于信用的链路级流控机制。
(4) 支持时隙、组播和广播：交换机可以将组播包或广播包转换成多个时隙包进行交换。
(5) 分区定义：只有在同一分区的主机才能相互通信。 每个分区都有唯一的分区键，交换机检测数据包的DLID是否在该键对应的分区中。
(6)错误校准：包括不一致错误校验、编码错误校准、帧错误校准、数据包厚度校准、数据包头版本校准、服务水平有效性校准、流量控制合规性、最大传输单元校准。
(7)VL仲裁：支持子网VL(包括管理VL15和数据VL)。 交换机采用VL仲裁，保证高优先级的数据包得到更好的服务。
5.带以太网
从互联网的诞生和发展到今天在HPC领域的主流地位，人们总会将其与常用的以太网技术进行比较。 笔者整理了两者的对比如表2所示。
从表2可以看出，它在数据传输和低延迟方面大大超越了以太网，其低延迟设计使其非常适合HPC领域。 据悉，其在单位成本方面也具有相当大的优势。
六，结论
随着互联网的不断发展，它已经成为替代100M/1000M以太网的最佳解决方案，必将成为高速互联网络的首选，其与以太网、iSCSI的结合也将更加紧密。 预测显示，未来5年，FDR、EDR、HDR市场需求将快速下滑，预计2020年前带宽将达到，其未来将有更广阔的应用前景。