เครือข่ายที่มีประสิทธิภาพสูงสําหรับการวิจัยทางวิชาการ: สถานการณ์การใช้งานสําหรับ ConnectX-7

เบื้องหลัง: ยุคใหม่ของการวิจัยทางวิชาการที่ใช้ข้อมูลมาก

ทัศนคติของการวิจัยวิชาการกลุ่มวิชาการจากพันธุกรรมศาสตร์และฟิสิกส์อนุภาค ไปยังวิทยาศาสตร์สภาวะอากาศและปัญญาประดิษฐ์HPCคลัสเตอร์ (คอมพิวเตอร์ความสามารถสูง) ที่เป็นกระดูกสันหลังของงานวิจัยนี้ ไม่เพียงแต่เกี่ยวกับความล้มเหลวในการคํานวณมันเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายและประมวลผลข้อมูลจํานวนมาก ด้วยความเร็วที่ไม่เคยมีมาก่อน. เครือข่ายได้กลายเป็นระบบประสาทกลางที่สําคัญ และผลงานของมัน

ความท้าทาย: ความขัดขวางในเครือข่ายที่ก่อให้เกิดการนวัตกรรม

สถาบันวิจัยต้องเผชิญกับปัญหาทางเทคนิคที่สําคัญ ซึ่งอาจทําให้การดําเนินโครงการที่สําคัญช้า และเพิ่มต้นทุน:

• ปัญหา I/O ในการฝึก AI:การฝึกกระจายไปทั่วหลายร้อย GPU ถูกขัดขวางโดยการปรับสynchronization ความหนักช้า ทําให้เร่งอัตราแพงๆ ไม่ทํางาน และเสียเวลาในการคิดเลข
• การจําลองความรู้สึกต่อความช้า:การจําลองตัวเลขขนาดใหญ่ในภาวะไดนามิกของของเหลวหรือการจําลองโมเลกุล ต้องการข้อความหลายล้านข้อความที่ผ่านระหว่างโน้ด ความช้าของเครือข่ายสูงช้าช้าเวลาในการแก้ไขอย่างมาก
• การสกัดข้อมูลและการผลิตอุปกรณ์อย่างกล้องจุลินทรีย์เครียอเล็กทรอน และระบบดาวเทียม สร้างข้อมูลเป็นเทราไบต์ต่อชั่วโมงส่งผลให้เกิดการสูญเสียข้อมูล หรือความลําบากในการเก็บข้อมูล.
• โครงการเช่าหลายรายการและความปลอดภัยคลัสเตอร์การวิจัยที่ร่วมกันต้องการสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยและโดดเดี่ยวสําหรับกลุ่มวิจัยที่แตกต่างกัน โดยไม่เสียสละการทํางานของเครือข่าย

ความท้าทายเหล่านี้ต้องการวิธีแก้ไขเครือข่าย ที่ไม่เพียงแต่เร็ว แต่ฉลาดกว่า

การแก้ไข: Mellanox ConnectX-7 เทคโนโลยี SmartNIC

NVIDIA'sMellanox ConnectX-7400Gb / s Ethernet และ NDR InfiniBand adapters ได้ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเจาะจงเพื่อเอาชนะอุปสรรคการวิจัยเหล่านี้แพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ฉลาด.

ข้อดีทางเทคโนโลยีสําคัญสําหรับ HPC และการวิจัย

• ความกว้างแบนด์เวทสูงสุด:ความเร็ว 400 Gb/s ต่อท่าทาง การันตีว่าข้อมูลจากเครื่องมือที่ต้องการมากที่สุดและระบบการเก็บข้อมูลไหลผ่านโดยไม่ต้องมีอุปสรรค
• การส่งสินค้าที่ใช้ฮาร์ดแวร์:รายการMellanox ConnectX-7ทําให้ฟังก์ชันสําคัญอย่าง MPI (Message Passing Interface) คอลเลคทีฟ, NVMe over Fabrics (NVMe-oF) และการเข้ารหัส (IPsec/TLS) จาก CPU โฮสต์นี้ปลดปล่อยคอร์เซอร์ที่คุ้มค่าที่จะมุ่งเน้น 100% บนการใช้งานการวิจัยเอง.
• อินเตอร์คอนเนคต์ที่สามารถปรับขนาดได้การสนับสนุนแบบไร้ขัดแย้งสําหรับทั้ง Ethernet ที่มีประสิทธิภาพสูงและ InfiniBand ที่มีความอ่อนแอต่ําสุดHPCและภาระงาน AI
• การเขียนโปรแกรมแบบสูงคอร์ ARM ที่ติดตั้งให้ความยืดหยุ่นในการปรับปรุงท่อการประมวลผลข้อมูลและนําโปรโตคอลใหม่มาใช้โดยตรงบน NIC ทําให้พื้นฐานมีความมั่นคงต่ออนาคต

ผลลัพธ์ที่สามารถปรับปริมาณได้: ผลงาน, ความช้า, และประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น

การใช้งานMellanox ConnectX-7ในสภาพแวดล้อมคอมพิวเตอร์การวิจัย ส่งผลประโยชน์ทันทีและวัดได้ โดยมีผลกระทบโดยตรงต่อผลการวิจัยและค่าใช้จ่ายในการดําเนินงาน

ตาราง: ตัวอย่างการวัดผลการทํางานที่สังเกตในสภาพแวดล้อมกลุ่มวิจัยหลังจากอัพเกรดไปยังตัวปรับ ConnectX-7

สรุป: การ เร่ง ความ เร็ว ของ การ ค้น พบ

สําหรับสถาบันวิจัย การลงทุนในพื้นฐานเครือข่ายที่ทันสมัย ไม่ได้เป็นเรื่องเลือกแล้ว มันเป็นสิ่งจําเป็นทางกลยุทธ์เพื่อยังคงมีศักยภาพในการแข่งขันMellanox ConnectX-7สร้างรากฐานสําคัญสําหรับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ในทศวรรษถัดไป โดยทําให้นักวิจัยสามารถแก้ปัญหาที่เคยคิดว่าไม่สามารถแก้ไขได้มันทําให้ผลตอบแทนจากการลงทุนสูงสุด สําหรับทรัพยากรคอมพิวเตอร์และที่เก็บของที่แพง, เร่งเวลาในการค้นพบ และส่งเสริมสภาพแวดล้อมที่มีความร่วมมือและรวยด้วยข้อมูลการวิจัยวิชาการ.