راه حل شبکه محاسباتی با عملکرد بالا: InfiniBand باعث پیشرفت در عملکرد ابر محاسباتی می شود

引言:تقاضای بی پایان برای قدرت محاسباتی در تحقیقات علمی، هوش مصنوعی و شبیه سازی های پیچیده، مرز های محاسبات با عملکرد بالا (HPC) را افزایش می دهد.همانطور که ابر رایانه ها از مقیاس پتافلپ به مقیاس اگزافلپ تکامل می یابند، یک تنگنایی حیاتی ظاهر شده است: ارتباط.پارچه های شبکه سنتی در تلاشند تا با سرعت انتقال داده های عظیم و الزامات تاخیر بسیار کم محاسبات موازی مدرن مطابقت داشته باشنداینجاست کهملانوکس InfiniBandتکنولوژی به چالش می افتد، فراهم کردن پایه و اساسشبکه های ابر رایانه ایپارچه ای که باعث پیشرفت های واقعی در عملکرد می شود، تضمین می کند که هزاران گره محاسباتی می توانند به عنوان یک سیستم قدرتمند کار کنند.

چشم اندازHPCدر حال تغییر است. بار کار دیگر فقط در مورد محاسبات خام نقطه شناور نیست؛ آنها به طور فزاینده ای داده محور هستند،شامل مجموعه داده های عظیم و نیاز به ارتباطات سریع بین گره ها در یک خوشهچه شبیه سازی مدل های آب و هوایی باشد، چه رمزگشایی توالی های ژنومی، یا آموزش مدل های هوش مصنوعی در مقیاس بزرگ، این برنامه ها به شدت توسط عملکرد شبکه محدود می شوند.چالش های اصلی شامل::

• گلوخونه های I/O:حرکت داده های ناکارآمد بین ذخیره سازی، گره های محاسباتی و GPU ها می تواند پردازنده های گران قیمت را بیکار کند، چرخه های محاسباتی را هدر می دهد و زمان حل را افزایش می دهد.
• تاخير ارتباط:همانطور که برنامه ها به صدها هزار هسته مقیاس می یابند، حتی تاخیر های میکروس ثانیه ای در ارتباطات رابط انتقال پیام (MPI) می تواند به طور نمایی عملکرد کلی برنامه را کاهش دهد.
• محدودیت های مقیاس پذیری:شبکه های سنتی اترنت با مشکلات مخرب و پیچیدگی در مقیاس شدید روبرو هستند، که حفظ عملکرد قابل پیش بینی در پیاده سازی در مقیاس بزرگ را دشوار می کند.
• قدرت و بهره وری هزینه:ساخت یک سیستم اگزاسکال با شبکه های ناکارآمد از نظر اقتصادی و زیست محیطی پایدار نیست، و فقط برای انتقال داده ها به قدرت بسیار زیادی نیاز دارد.

این چالش ها نیاز به یک الگوی جدید درشبکه های ابر رایانه ای، که از ابتدا برای نیازهای محاسبات exascale طراحی شده است.

ملانوکس InfiniBandارائه یک راه حل جامع از انتهای به انتهای که به طور خاص برای غلبه بر محدودیت های شبکه های سنتی طراحی شده است.این یک پارچه هوشمندانه تر است که به طور یکپارچه با مدرن ادغام می شودHPCاین راه حل شامل چندین نوآوری تکنولوژیکی کلیدی است:

این یک رویکرد انقلابی است که عملیات جمعی (به عنوان مثال، کاهش، پخش) را از CPU به شبکه سوئیچ منتقل می کند.SHARP به شدت حجم داده های عبور از شبکه و تعداد عملیات مورد نیاز از گره های محاسباتی را کاهش می دهد، تسریع عملیات MPI و آزاد کردن منابع CPU برای محاسبات.

Mellanox InfiniBand با تاخیر از انتهای به انتهای کمتر از 500 نانوسکن و سرعت پهنای باند 200 گیگابایت در ثانیه، 400 گیگابایت در ثانیه و فراتر از آن ارائه می دهد.اجازه می دهد تا CPU ها و GPU ها در حداکثر استفاده کار کنند.

پارچه InfiniBand با یک توپولوژی درخت چربی غیر مسدود کننده طراحی شده است که امکان مقیاس بندی بدون دردسر به ده ها هزار گره را بدون کاهش عملکرد فراهم می کند.مکانیزم های مسیریابی سازگار و کنترل ازدحام، حتی در شرایط سنگین، جریان کارآمد داده ها را تضمین می کند.، حفظ عملکرد قابل پیش بینی.

InfiniBand از فناوری GPUDirect® پشتیبانی می کند که به GPU ها امکان می دهد داده ها را مستقیماً از طریق شبکه منتقل کنند و از CPU و حافظه میزبان عبور کنند. این برای بار های کاری هوش مصنوعی و ML بسیار مهم است. به طور مشابه،پشتیبانی NVMe over Fabrics (NVMe-oF) دسترسی به ذخیره سازی از راه دور را با سرعت های محلی فراهم می کند، حل مشکلات I/O.

اجرایملانوکس InfiniBandبهبود چشمگیر و قابل اندازه گیری در میان معیارهای کلیدی عملکرد درHPCاین نتایج به طور مداوم در مراکز سوپر کامپیوتری پیشرو در جهان نشان داده شده است.

سفر به محاسبات exascale و فراتر از آن اساسا یک چالش شبکه است.ملانوکس InfiniBandثابت شده که بافت ضروری است که این سفر را ممکن می کند. با حل مشکلات مهم تاخیر، پهنای باند، مقیاس پذیری و کارایی،این امکان را به محققان و مهندسان می دهد تا بر روی ماموریت اصلی خود تمرکز کنندبه عنوان هوش مصنوعی، شبیه سازی، و تجزیه و تحلیل داده همچنان به هم نزدیک می شوند، نقش پیشرفتهشبکه های ابر رایانه ایتنها به مرکز پیشرفت تکنولوژی تبدیل خواهد شد.

کشف کنید که چگونهملانوکس InfiniBandراه حل می تواند زندگی شما را تغییر دهد.HPCمتخصصین معماری ما آماده اند به شما کمک کنند تا یک پارچه طراحی کنید که نیازهای محاسباتی سختگیرانه شما را برآورده کند.برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت رسمی ما مراجعه کنیدو دانلود کتابهای فنی و مطالعات موردی دقیق از موسسات تحقیقاتی پیشرو.