โซลูชันเครือข่าย HPC สำหรับสถาบันวิจัย: กรณีการใช้งาน ConnectX-7
October 12, 2025
การวิจัยทางวิชาการสมัยใหม่เป็นมากกว่าส่วนประกอบเครือข่าย เป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานเชิงกลยุทธ์สำหรับการวิจัยทางวิชาการสมัยใหม่ขับเคลื่อนด้วยการคำนวณที่ใช้ข้อมูลจำนวนมากมากขึ้นเรื่อยๆ ตั้งแต่การหาลำดับจีโนมและฟิสิกส์อนุภาคไปจนถึงการสร้างแบบจำลองสภาพอากาศและการฝึกอบรม AI เวิร์กโหลดขั้นสูงเหล่านี้ต้องการโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่สามารถก้าวทันการเติบโตของข้อมูลแบบทวีคูณและความซับซ้อนในการคำนวณ บทสรุป: การเปิดใช้งานทศวรรษหน้าของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์NIC อัจฉริยะแบบดั้งเดิมได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อจัดการกับความท้าทายที่ไม่เหมือนใครของสภาพแวดล้อมการคำนวณการวิจัย มอบประสิทธิภาพที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับการใช้งาน
รุ่นต่อไปเป็นมากกว่าส่วนประกอบเครือข่าย เป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานเชิงกลยุทธ์สำหรับการวิจัยทางวิชาการสมัยใหม่ภูมิทัศน์ของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ การวิจัยทางวิชาการแบบดั้งเดิมอาศัยการคำนวณเฉพาะที่ วิทยาศาสตร์สมัยใหม่เป็นความร่วมมือและขับเคลื่อนด้วยข้อมูลเป็นหลัก โครงการหลายสถาบัน ระบบการเรียนรู้แบบรวมศูนย์ และเครือข่ายเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่สร้างข้อมูลหลายเพตาไบต์ที่ต้องประมวลผล วิเคราะห์ และแบ่งปันผ่านเครือข่ายการวิจัยทั่วโลก การเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์นี้ต้องใช้วิธีการใหม่สำหรับโครงสร้างพื้นฐาน
โดยที่เครือข่ายกลายเป็นสิ่งสำคัญพอๆ กับพลังการคำนวณในการเร่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
- ความท้าทาย: คอขวดเครือข่ายในการคำนวณการวิจัยสถาบันวิจัยต้องเผชิญกับอุปสรรคทางเทคนิคที่สำคัญซึ่งขัดขวางความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และการใช้ทรัพยากร:
- แบนด์วิดท์ไม่เพียงพอสำหรับเวิร์กโหลดที่ใช้ข้อมูลจำนวนมาก: เครื่องมือต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอและอาร์เรย์กล้องโทรทรรศน์สร้างชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่ทำให้เครือข่าย 100G แบบดั้งเดิมล้นหลาม ทำให้เกิดคอขวดในการวิเคราะห์
- ความหน่วงแฝงของ MPI สูงส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการจำลอง: แอปพลิเคชัน Message Passing Interface (MPI) สำหรับเคมีคำนวณและฟิสิกส์ต้องทนทุกข์ทรมานจากความหน่วงแฝงของเครือข่าย ซึ่งเพิ่มเวลาในการแก้ปัญหาสำหรับการจำลองที่ซับซ้อนอย่างมาก
- โอเวอร์เฮด CPU จากการประมวลผลโปรโตคอลเครือข่าย: รอบ CPU ที่มีค่ามากถึง 30% สามารถถูกใช้โดยการประมวลผลสแต็กเครือข่าย ทำให้ผู้ทำการวิจัยสูญเสียทรัพยากรการคำนวณสำหรับงานวิทยาศาสตร์จริงของพวกเขา
ลดต้นทุนการดำเนินงาน ความยั่งยืนที่มากขึ้นบทสรุป: การเปิดใช้งานทศวรรษหน้าของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์อะแดปเตอร์
มอบโซลูชันที่ครอบคลุมสำหรับความท้าทายเหล่านี้ผ่านสถาปัตยกรรมและความสามารถขั้นสูง:
ด้วยการรองรับ 400GbE และ NDR 400G InfiniBand ConnectX-7 มอบแบนด์วิดท์ที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันการวิจัยที่ใช้ข้อมูลจำนวนมากที่สุด ในขณะที่ยังคงรักษาความหน่วงแฝงต่ำกว่า 600 นาโนวินาที ทำให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารผ่านเครือข่ายจะไม่กลายเป็นปัจจัยจำกัดในเวิร์กโฟลว์การคำนวณ
อะแดปเตอร์มีคุณสมบัติ RDMA ที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งปรับการดำเนินการรวม MPI ให้เหมาะสม ลดโอเวอร์เฮดการซิงโครไนซ์ในการจำลองขนาดใหญ่ สิ่งนี้ส่งผลให้ปรับขนาดได้ดีขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันที่ทำงานในหลายพันโหนดบทสรุป: การเปิดใช้งานทศวรรษหน้าของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ด้วยการออฟโหลดสแต็กเครือข่ายทั้งหมดไปยังคอร์ประมวลผลเฉพาะของ NIC
ปลดปล่อย CPU ของเซิร์ฟเวอร์สำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งรวมถึงการออฟโหลดการเข้ารหัส TLS/SSL อย่างสมบูรณ์ ทำให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของข้อมูลโดยไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพ
กลไกการแยกที่ซับซ้อนช่วยให้กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มสามารถแบ่งปันโครงสร้างพื้นฐานเดียวกันได้อย่างปลอดภัยในขณะที่รักษาการรับประกันประสิทธิภาพและการปกป้องข้อมูล เพิ่มการใช้ทรัพยากรและผลตอบแทนจากการลงทุนสูงสุดบทสรุป: การเปิดใช้งานทศวรรษหน้าของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ผู้ใช้เทคโนโลยี เป็นมากกว่าส่วนประกอบเครือข่าย เป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานเชิงกลยุทธ์สำหรับการวิจัยทางวิชาการสมัยใหม่ในช่วงแรกในสภาพแวดล้อม
| การวิจัยทางวิชาการ | ได้รายงานผลลัพธ์ที่เปลี่ยนแปลงในหลายมิติ: | โดเมนแอปพลิเคชัน | ตัวชี้วัด |
|---|---|---|---|
| การปรับปรุง | ผลกระทบการวิจัย | เคมีคำนวณ | ความหน่วงแฝงของ MPI |
| ลดลง 45% | การจำลองพลวัตของโมเลกุลที่เร็วขึ้น | การวิจัยจีโนม | อัตราการถ่ายโอนข้อมูล |
| เพิ่มขึ้น 3.8 เท่า | ท่อวิเคราะห์จีโนมที่เร่งความเร็ว | การฝึกอบรม AI | ความพร้อมใช้งานของ CPU |
| มีคอร์เพิ่มขึ้น 28% | โมเดลที่ใหญ่ขึ้น รอบการฝึกอบรมที่เร็วขึ้น | การสร้างแบบจำลองสภาพอากาศ | รันไทม์การจำลอง |
| ลดลง 32% | โมเดลที่ซับซ้อนมากขึ้น ผลลัพธ์ที่เร็วขึ้น | TCO ของสถาบัน | พลังงานต่อ Gbps |
ลดต้นทุนการดำเนินงาน ความยั่งยืนที่มากขึ้นบทสรุป: การเปิดใช้งานทศวรรษหน้าของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์Mellanox ConnectX-7เป็นมากกว่าส่วนประกอบเครือข่าย เป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานเชิงกลยุทธ์สำหรับการวิจัยทางวิชาการสมัยใหม่การวิจัยทางวิชาการ