Каналы связи
Физическая среда передачи данных между узлами: оптика (ВОЛС), медь, радио и сотовая связь — со своей скоростью, задержкой и дальностью.
Что такое Каналы связи
Канал связи — физическая среда, по которой данные идут от одного узла к другому, вместе с оборудованием на её концах. Всё, что происходит выше — IP, TCP, HTTP, — опирается на канал и наследует его ограничения: быстрее скорости света пакет не пойдёт, а сквозь потери канала не пробьётся ни один протокол.
Канал характеризуют тремя числами: пропускная способность (сколько бит в секунду), задержка (за сколько миллисекунд бит долетит) и потери. Скорость передачи данных — это первое из них, и её принято мерить в битах, а не байтах: канал 1 Гбит/с даёт не больше 125 МБ/с даже теоретически.
ВОЛС и другие среды
ВОЛС расшифровывается как волоконно-оптическая линия связи — канал, где данные передаются светом по стеклянному волокну. Это основа всего современного интернета: магистрали между городами и континентами, связность внутри ЦОД, подключение домов по GPON.
| Среда | Скорость | Дальность | Где встречается |
|---|---|---|---|
| Витая пара (медь) | 1–10 Гбит/с | до 100 м | внутри стойки, офис |
| Многомодовая оптика | 10–400 Гбит/с | сотни метров | внутри ЦОД |
| Одномодовая оптика | 10–400 Гбит/с и выше | десятки и сотни км | магистрали, между ЦОД |
| Wi-Fi | сотни Мбит/с — единицы Гбит/с | десятки метров | последняя пара метров |
| Cellular (3G/4G/5G) | единицы — сотни Мбит/с | километры | мобильные устройства, IoT |
| Спутник | десятки Мбит/с | глобально | там, где нет ничего другого |
Cellular — общее название сотовой связи, где покрытие строится из ячеек-сот вокруг базовых станций. Для сервера это в первую очередь резервный канал и способ подключить телеметрию там, где кабеля нет.
Преимущества оптики перед медью — не только скорость: она не боится электромагнитных наводок, не проводит ток и передаёт сигнал на километры без усиления. По одному волокну через DWDM пускают десятки независимых каналов на разных длинах волны.
Задержка: чего не купить за деньги
Пропускную способность можно нарастить, задержку — нет, она упирается в расстояние. В оптике сигнал идёт примерно 200 000 км/с, и это даёт неустранимый минимум:
| Плечо | RTT, порядок |
|---|---|
| Внутри ЦОД | доли миллисекунды |
| Москва — Петербург | ~10 мс |
| Москва — Франкфурт | ~40 мс |
| Москва — Сингапур | ~150 мс |
Отсюда два следствия. Первое: канал «толстый, но далёкий» плохо утилизируется одним TCP-потоком — на длинных плечах помогают несколько параллельных соединений. Второе: если пользователи далеко, единственный способ снизить задержку — придвинуть данные к ним, то есть CDN или второй регион.
RDMA и сети GPU-кластеров
RDMA (Remote Direct Memory Access) — технология, позволяющая сетевой карте писать прямо в память другого узла, минуя процессор и ядро ОС. Копирований и переключений контекста нет, поэтому задержка падает до единиц микросекунд.
Именно на RDMA (в вариантах InfiniBand и RoCE v2) строят межузловые сети GPU-кластеров: при распределённом обучении карты постоянно обмениваются градиентами, и обычный TCP-стек здесь становится узким местом. Библиотека NCCL поверх RDMA и GPUDirect передаёт данные из VRAM одной карты в VRAM другой, вообще не трогая системную память.
ISP и связность
ISP (Internet Service Provider) — интернет-провайдер, компания, дающая доступ в сеть. Провайдеры соединяются между собой на точках обмена трафиком (IX) и по прямым стыкам, обмениваясь маршрутами по BGP.
Для размещения сервера это важнее, чем кажется: заявленные гигабиты порта ничего не значат, если у площадки один аплинк. Смотреть надо на число независимых провайдеров, присутствие на точках обмена и наличие резерва — при обрыве единственного канала не спасёт ни RAID, ни кластер.
Связанные термины
- Компьютерные сети — что строится поверх каналов
- Сетевой адаптер — оборудование на конце канала
- latency — задержка как метрика
- throughput — реальная пропускная способность
- ЦОД — где сходятся магистральные каналы
- GPU-кластер — главный потребитель RDMA-сетей
Готовы запустить GPU-задачу?
Запустить GPU-сервер