Lenovo ConnectX-4 | 100Gb InfiniBand | PCIe Adapter

Lenovo Mellanox ConnectX-4 EDR IB VPI – 100-Gigabit-Netzwerkadapter für HPC und Rechenzentren

Der Lenovo Mellanox ConnectX-4 EDR IB VPI (00KH924) ist ein hochleistungsfähiger Netzwerkadapter für den Einsatz in professionellen Rechenzentren und High-Performance-Computing-Umgebungen. Die Karte wird als PCIe-3.0-x16-Plug-in-Karte verbaut und stellt über einen einzigen QSFP28-Port gleichzeitig 100-Gigabit-Ethernet und 100-Gigabit-InfiniBand EDR bereit. Damit richtet sich dieser Netzwerkadapter exklusiv an IT-Infrastrukturverantwortliche, die in Lenovo-ThinkSystem- und ThinkAgile-Plattformen extreme Bandbreiten, minimale Latenzen und RDMA-Fähigkeiten benötigen. Besonderes Alleinstellungsmerkmal ist die Dual-Protocol-Unterstützung (VPI: Virtual Protocol Interconnect), die es erlaubt, dieselbe physische Hardware sowohl in Ethernet- als auch in InfiniBand-Fabrics zu betreiben.

Technologie & Protokollunterstützung des ConnectX-4 EDR-Netzwerkadapters

Der ConnectX-4 von Mellanox – heute NVIDIA Networking – war zum Zeitpunkt seines Erscheinens die erste Netzwerkadapterfamilie, die 100-Gigabit-Geschwindigkeit über eine einzige physische Schnittstelle realisierte. Der Begriff EDR steht für Enhanced Data Rate und bezeichnet die fünfte InfiniBand-Generation mit einem Datendurchsatz von 100 Gbit/s pro Port. Für Rechenzentrums-Administratoren ist es wichtig zu verstehen, was das in der Praxis bedeutet: EDR InfiniBand liefert dabei nicht nur rohe Bandbreite, sondern zeichnet sich durch ultra-niedrige Latenzzeiten aus, die im Sub-Mikrosekunden-Bereich liegen – ein kritischer Faktor für eng gekoppelte HPC-Cluster, in denen Knoten permanent miteinander kommunizieren.

Die Abkürzung VPI (Virtual Protocol Interconnect) ist das eigentliche Differenzierungsmerkmal gegenüber reinen InfiniBand- oder reinen Ethernet-Karten. Eine VPI-Karte kann per Konfiguration entweder als InfiniBand-Adapter oder als 100-Gigabit-Ethernet-Adapter betrieben werden. Diese Flexibilität macht den ConnectX-4 EDR VPI besonders interessant für Umgebungen, in denen beide Protokollwelten existieren oder in denen ein späterer Migrationspfad von InfiniBand zu Ethernet (oder umgekehrt) offengehalten werden soll, ohne die Hardware tauschen zu müssen.

Zusätzlich unterstützt der Adapter laut Hersteller RDMA over Converged Ethernet (RoCE). RoCE überträgt das RDMA-Prinzip – Direktzugriff auf den Arbeitsspeicher eines entfernten Knotens ohne CPU-Beteiligung – auf Ethernet-Infrastrukturen. Das ist insbesondere für verteilte Speichersysteme, In-Memory-Datenbanken und KI-/ML-Trainingscluster relevant, da die CPU des Zielsystems bei Datentransfers entlastet wird und die Latenz drastisch sinkt. Wer Workloads wie verteiltes Modelltraining oder parallele Datenbankoperationen betreibt, profitiert unmittelbar von dieser Eigenschaft.

Schnittstelle und physische Anbindung: PCIe 3.0 x16 und QSFP28

Der Adapter nutzt einen PCIe-3.0-x16-Slot als Host-Schnittstelle. PCIe 3.0 x16 stellt eine theoretische bidirektionale Bandbreite von rund 32 GB/s zur Verfügung – ausreichend, um den 100-Gigabit-Datenstrom des Netzwerkports (ca. 12,5 GB/s) ohne Engpass zu bedienen. Für Systemintegratoren ist zu beachten, dass der Adapter zwar einen x16-Slot belegt, in der Praxis aber auch in breiteren Slots mit elektrischer x16-Anbindung betrieben werden kann, sofern die Plattform dies unterstützt. Die Kompatibilitätsliste (siehe Abschnitt „Kompatible Systeme") begrenzt den zertifizierten Betrieb auf definierte Lenovo-Plattformen.

Der externe Anschluss erfolgt über einen einzelnen QSFP28-Port. QSFP28 (Quad Small Form-Factor Pluggable 28) ist der heute dominierende Transceiverstandard für 100-Gigabit-Verbindungen. Das Format unterstützt aktive und passive Direktverbindungskabel (DAC), aktive optische Kabel (AOC) sowie austauschbare optische Transceiver – je nach Distanzanforderung. Für kurze Verbindungen im gleichen Rack eignen sich DAC-Kabel, für Verbindungen über mehrere Rack-Reihen oder Serverräume kommen optische Transceiver zum Einsatz. Welche Kabel und Transceiver für den Betrieb in den zertifizierten Lenovo-Systemen freigegeben sind, sollte mit Lenovos Kompatibilitätslisten abgeglichen werden.

Kompatible Lenovo-Plattformen

Laut Hersteller ist der ConnectX-4 EDR IB VPI 00KH924 explizit für folgende Lenovo-Systeme entwickelt und freigegeben:

• Lenovo ThinkAgile VX Certified Node 7Y94 und 7Z12 – Hyperkonvergente Infrastrukturknoten auf VMware vSAN-Basis, bei denen hohe Netzwerkbandbreite zwischen den Knoten direkt die vSAN-Performance beeinflusst
• Lenovo ThinkAgile VX7820 Appliance (7Z13) – Appliance-Variante der ThinkAgile-VX-Linie für skalierbare HCI-Umgebungen
• Lenovo ThinkSystem SD530 – Hochdichter 2-Sockel-Bladeserver im 2U-Chassis, der besonders für HPC-Cluster eingesetzt wird
• Lenovo ThinkSystem SR630 – 1U-Rack-Server für dichte Rechenzentrumsumgebungen
• Lenovo ThinkSystem SR650 – 2U-Rack-Server für rechenintensive und speicherintensive Workloads

Diese Kompatibilitätsliste ist bindend: Der Betrieb in anderen Systemen – auch anderen Lenovo-Modellen – ist nicht durch Lenovo zertifiziert und kann zu Funktionseinschränkungen oder fehlendem Support führen. IT-Abteilungen in Unternehmensumgebungen sollten ausschließlich in den genannten Plattformen planen. Für andere Server-Plattformen existieren separat qualifizierte ConnectX-4-Varianten anderer OEM-Anbieter.

Einsatzbereiche: Wann lohnt sich der 100G-Netzwerkadapter?

Ein 100-Gigabit-Netzwerkadapter dieser Klasse ist keine universelle Lösung – er ist ein Spezialwerkzeug für Workloads, bei denen Netzwerkbandbreite oder -latenz zum Engpass wird. Die folgenden Einsatzbereiche sind durch die Spezifikationen des Adapters nachweislich abgedeckt:

• High-Performance-Computing-Cluster (HPC): InfiniBand EDR ist der de-facto-Standard für eng gekoppelte HPC-Simulationsumgebungen, zum Beispiel in der Wetttermodellierung, Strömungssimulation (CFD) oder Molekulardynamik. Die niedrige Latenz von EDR InfiniBand ermöglicht effiziente MPI-Kommunikation (Message Passing Interface) zwischen Rechenknoten. Der ThinkSystem SD530 als Zielplattform ist ein klassischer HPC-Blade-Node – die Kombination ist konzeptionell stimmig.
• Hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) mit VMware vSAN: In ThinkAgile-VX-Umgebungen fließt sämtlicher Speicherverkehr (vSAN) über das Netzwerk zwischen den Knoten. Bei mehreren Knoten mit NVMe-Flash-Backends kann 10G oder 25G schnell zum Engpass werden. 100G-Verbindungen zwischen den vSAN-Knoten stellen sicher, dass das Netzwerk nicht die Speicher-Performance limitiert.
• KI- und Machine-Learning-Trainingscluster: Distribuiertes Modelltraining (z.B. mit mehreren GPU-Servern) erfordert extrem schnelle All-Reduce-Operationen zwischen Knoten. RDMA via RoCE oder InfiniBand reduziert die CPU-Belastung bei diesen Operationen erheblich und verkürzt die Trainingszeiten. Die RDMA-Unterstützung (RoCE) des ConnectX-4 ist hier ein direkter funktionaler Vorteil.
• Parallele und verteilte Speichersysteme: Lösungen wie Lustre, GPFS/IBM Spectrum Scale oder Ceph profitieren direkt von RDMA-fähiger Netzwerkinfrastruktur. Der ConnectX-4 EDR ist in vielen solcher Umgebungen der empfohlene Adapter, da er sowohl InfiniBand-native-Fabrics als auch RoCE-basierte Ethernet-Implementierungen dieser Dateisysteme unterstützt.
• Hochleistungsfähige Virtualisierungsumgebungen mit SR-IOV: Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) ermöglicht es, eine physische Netzwerkkarte als mehrere virtuelle Funktionen an VMs durchzureichen. In SR630/SR650-basierten VMware- oder Hyper-V-Clustern lässt sich so die 100G-Bandbreite granular auf virtuelle Maschinen verteilen, ohne den vSwitch-Overhead zu tragen.

RoHS-Konformität und Umweltzertifizierung

Der Adapter trägt die RoHS-Kennzeichnung, was die Einhaltung der europäischen Richtlinie zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten bestätigt. Für Einkäufer in der EU ist dies eine Voraussetzung für den rechtmäßigen Betrieb und erleichtert die Dokumentation für WEEE-Rücknahme- und Entsorgungspflichten. Im Unternehmensumfeld ist die RoHS-Konformität häufig auch Bestandteil von Beschaffungsrichtlinien und Nachhaltigkeitsberichten.

Kaufberatung: Wann ist dieser Adapter die richtige Wahl – und wann nicht?

Der Lenovo ConnectX-4 EDR IB VPI 00KH924 ist eine Platform-spezifische OEM-Karte. Das hat Vor- und Nachteile, die vor dem Kauf klar sein sollten:

Vorteile des OEM-Modells: Die Karte ist von Lenovo für die genannten Systeme qualifiziert und getestet. Das bedeutet: Firmware-Kompatibilität mit dem Lenovo XClarity-Management-Stack, Unterstützung im Lenovo-Support-Fall und Integration in Lenovos Update-Prozesse (XClarity Administrator, UpdateXpress). Für Unternehmen mit aktiven Lenovo-Supportverträgen ist der Kauf der OEM-Variante daher sinnvoll.

Einschränkungen beachten: Die Karte ist ausschließlich für die oben genannten Lenovo-Plattformen freigegeben. Wer sie in einem generischen x86-Server oder einem anderen OEM-System betreiben möchte, sollte stattdessen die entsprechende Retail-Variante von NVIDIA/Mellanox wählen. Zudem handelt es sich um einen Single-Port-Adapter – wer redundante Netzwerkanbindung über eine einzelne Karte benötigt, muss zu Dual-Port-Varianten greifen.

Infrastrukturvoraussetzungen: 100G EDR InfiniBand oder 100G Ethernet erfordert passende Switch-Infrastruktur (InfiniBand-Director-Switches oder 100G-Ethernet-Switches) sowie die entsprechenden QSFP28-Kabel oder Transceiver. Die Gesamtinvestition in ein 100G-Fabric ist erheblich – der Adapter allein ist nur ein Element des Gesamtsystems.

Häufige Fragen zum Lenovo ConnectX-4 EDR IB VPI 00KH924