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

تلاش بی وقفه برای کشف علمی و نوآوری، تقاضای بی سابقه ای را برای قدرت محاسباتی ایجاد می کند.HPCو بار کاری هوش مصنوعی نه تنها به پردازنده های سریعتر نیاز دارد، بلکه یک ساختار متقابل قدرتمندتر و هوشمندتر را نیز نیاز دارد.شبکه تبدیل به عامل تعیین کننده عملکرد کلی برنامه و مقیاس پذیری درشبکه های ابر رایانه ای. این مقاله بررسی می کند کهملانوکس InfiniBandاین تکنولوژی معماری شبکه ای پایه ای را فراهم می کند که قوی ترین ابر رایانه های جهان را قادر می سازد تا به سطوح عملکردی که قبلاً قابل تصور نبودند برسند.

High-Performance Computing has evolved from isolated scientific simulations to an essential tool driving advancements across industries—from pharmaceutical drug discovery and genomic sequencing to climate modeling and autonomous vehicle developmentظهور هوش مصنوعی و یادگیری ماشین این تقاضا را بیشتر کرده است، و بار کاری را ایجاد می کند که به طور باورنکردنی اطلاعات فشرده و ارتباطات سنگین است.این تغییر پارادایم محدودیت های شبکه های سنتی مبتنی بر اترنت را نشان داده است، که با تاخیر، خروجی، و مقیاس پذیری در این مقیاس شدید مبارزه می کنند. صنعت به نقطه تحول رسیده است که یک متخصص،ارتباط بین المللی با کارایی بالا دیگر یک لوکس نیست بلکه یک ضرورت است.

ساخت و بهره برداری از یک ابر رایانه پیشرفته چالش های بزرگ شبکه ای را ایجاد می کند که به طور مستقیم بر نتایج تحقیق و بازده سرمایه گذاری تأثیر می گذارد.

• حساسيت تاخير:بسیاری از کاربردهای علمی که به شدت با هم مرتبط هستند، شامل میلیون ها پیام همزمان بین گره ها می شوند. مایکرو ثانیه های تاخیر می توانند به ساعت ها یا روزها زمان محاسباتی اضافه شوند.
• " گرسنگی پهنای باند "اندازه مجموعه داده ها سریعتر از سرعت محاسبات در حال رشد است، ایجاد بحران I / O که در آن انتقال داده ها بین ذخیره سازی، حافظه و پردازنده ها به خنک اصلی تبدیل می شود.
• محدوده مقیاس پذیری:شبکه های سنتی با افزایش اندازه خوشه، کاهش عملکرد را تجربه می کنند، و محققان را از حل مشکلات بزرگتر و پیچیده تر جلوگیری می کنند.
• پیچیدگی عملیاتی:مدیریت هزاران گره شبکه با ابزار سنتی ناکارآمد و مستعد خطا است، هزینه های عملیاتی را افزایش می دهد و در دسترس بودن سیستم را کاهش می دهد.

این چالش ها نیاز به یک راه حل شبکه ای جامع دارند که به طور خاص برای خواسته های شدیدHPCمحیط ها.

ملانوکس InfiniBandیک راه حل شبکه ای جامع از انتهای به انتهای است که از ابتدا برای محیط های با عملکرد بالا طراحی شده است.این فراتر از یک تکنولوژی اتصال به هم است تا تبدیل به یک بافت کاملی محاسباتی شود که به طور هوشمندانه محاسبات را به هم متصل می کند، ذخیره سازی و منابع شتاب دهنده.

• محاسبات درون شبکه:تکنولوژی انقلابی SHARP (پروتکل جمع آوری و کاهش سلسله مراتب مقیاس پذیر) عملیات جمعی (مانند کاهش MPI) را از CPU به شبکه سوئیچ منتقل می کند،به طور چشمگیری سرعت بخشیدن به عملکرد رابط ارسال پیام (MPI) و کاهش زمان اجرای برنامه.
• مسیر تطبیقی:به طور پویا ترافیک را در اطراف مسیرهای مخرب هدایت می کند، اطمینان از استفاده بهینه از کل بافت و حفظ عملکرد حتی در هنگام استرس شبکه.
• دسترسی مستقیم به حافظه از راه دور (RDMA):امکان انتقال مستقیم داده های حافظه به حافظه بین سرورها با صفر CPU overhead را فراهم می کند، به طور چشمگیری تاخیر را کاهش می دهد و پردازنده های میزبان را برای محاسبات آزاد می کند.
• تکنولوژی چند میزبان:اجازه می دهد تا چندین گره محاسباتی (به عنوان مثال سرورهای GPU) از طریق یک آداپتور متصل شوند، باعث افزایش تراکم و کاهش هزینه و پیچیدگی کل زیرساخت می شود.

این معماری یک پایه ثابت برای آینده را برایشبکه های ابر رایانه ایکه به طور کارآمد به ده ها هزار گره مقیاس بندی می شود.

برتریملانوکس InfiniBandاین راه حل با پیشرفت های قابل اندازه گیری در پیشرفته ترین سیستم های سوپر کامپیوتری جهان نشان داده شده است. این تکنولوژی در بیش از نیمی از 500 سوپر کامپیوتری برتر اثبات شده است.از جمله بسیاری از سیستم های کارآمد در لیست.

این معیارهای عملکرد به طور مستقیم به پیشرفت های علمی سریعتر، کاهش مصرف انرژی و بازده بیشتر سرمایه گذاری برایHPCامکانات.

پیچیدگی مشکلات محاسباتی مدرن نیاز به یک راه حل شبکه ای دارد که به جای ایجاد آنها، گلوچه ها را از بین ببرد.ملانوکس InfiniBandخود را به عنوان استاندارد واقعی برای محاسبات با عملکرد بالا با ارائه پهنای باند بی نظیر، تاخیر بسیار کم و قابلیت های محاسباتی انقلابی در شبکه تاسیس کرده است.این نه تنها یک پیشرفت تدریجی است، اما یک مزیت معماری اساسی است که محققان را قادر می سازد تا مشکلات را که قبلا غیر قابل حل در نظر گرفته شده است، حل کنند.

با ورود به عصر محاسبات اکزاسکال، انتخاب پارچه های متصل به یکدیگر به طور فزاینده ای موسسات تحقیقاتی پیشرو را از بقیه جدا می کند.و بهره وری تکنولوژی InfiniBand آن را پایه منطقی برای زیرساخت های ابر محاسبات نسل بعدی در سراسر دانشگاه ها می سازد.، دولت و بخش های تجاری.