آداپتور شبکه سرور Mellanox (NVIDIA) MCX556A-ECAT در عمل: انتقال و سرور کم تاخیر RDMA / RoCE

در عصر انفجار داده امروزی، مراکز داده سازمانی با چالش‌های بی‌سابقه‌ای روبرو هستند: چگونه می‌توان به سرعت انتقال سریع‌تر و توان عملیاتی سرور بالاتر دست یافت و در عین حال از سازگاری داده‌ها اطمینان حاصل کرد. به ویژه در سناریوهایی مانند معاملات مالی، تجزیه و تحلیل فرکانس بالا و ذخیره‌سازی توزیع شده در مقیاس بزرگ، تأخیر معرفی شده توسط پشته پروتکل سنتی TCP/IP به یک گلوگاه اصلی تبدیل شده است که مانع توسعه کسب و کار می‌شود. این مقاله به یک مورد کاربردی معمولی بر اساس آداپتور شبکه سرور Mellanox (NVIDIA) MCX556A-ECAT می‌پردازد و نشان می‌دهد که چگونه معماری انتقال با تأخیر کم را از طریق فناوری RDMA/RoCE بازسازی می‌کند.

یک شرکت بزرگ اینترنتی (که از این پس به عنوان "شرکت" نامیده می‌شود) دارای کسب و کارهای اصلی شامل تجزیه و تحلیل کنترل ریسک در زمان واقعی و پردازش گزارش‌های حجیم بود. معماری شبکه مرکز داده اصلی از کارت‌های شبکه استاندارد 25GbE با پروتکل TCP/IP استفاده می‌کرد. با افزایش حجم کسب و کار، پردازنده‌های مرکزی به طور مکرر توسط وظایف پردازش بسته‌های شبکه اشغال می‌شدند که منجر به افزایش قابل توجه تأخیر پاسخ برنامه می‌شد و توان عملیاتی سرور برای مدت طولانی در سطوح پایین‌تر از گلوگاه باقی می‌ماند. همزمان، تأخیر تبادل داده بین خوشه ذخیره‌سازی و گره‌های محاسباتی تا چند صد میکروثانیه بالا بود که به شدت بر کارایی آموزش مدل‌های هوش مصنوعی تأثیر می‌گذاشت. شرکت به شدت به یک راه حل شبکه قادر به تأخیر کم و استفاده کم از پردازنده مرکزی برای پشتیبانی از برنامه‌های کاربردی نسل بعدی داده‌محور نیاز داشت.

در طول تحقیقات خود، تیم فنی فناوری RDMA (دسترسی مستقیم حافظه از راه دور) را کلید حل مشکل شناسایی کرد. با این حال، راه‌حل‌های سنتی InfiniBand پرهزینه و ادغام آنها با محیط اترنت موجود شرکت دشوار بود. بنابراین، یافتن یک کارت شبکه با کارایی بالا که بتواند به طور کامل از RoCE (RDMA over Converged Ethernet) پشتیبانی کند، به نیاز اصلی پروژه تبدیل شد.

پس از آزمایش و ارزیابی دقیق، شرکت در نهایت Mellanox (NVIDIA) MCX556A-ECAT را به عنوان جزء اصلی ارتقاء شبکه خود انتخاب کرد. این کارت شبکه NVIDIA Mellanox MCX556A-ECAT، مبتنی بر معماری ConnectX-5، به طور بومی از فناوری RoCE v2 پشتیبانی می‌کند و قابلیت RDMA را بر روی زیرساخت اترنت استاندارد فعال می‌کند و تعادل کاملی بین عملکرد و هزینه ایجاد می‌کند. تیم استقرار این کارت آداپتور اترنت MCX556A-ECAT را در گره‌های محاسباتی و ذخیره‌سازی کلیدی نصب کرد و آنها را با سوئیچ‌های 100GbE موجود شبکه کرد.

در طول فرآیند استقرار، مهندسان به طور کامل از ویژگی‌های تخلیه هوشمند کارت شبکه PCIe آداپتور MCX556A-ECAT ConnectX استفاده کردند. با فعال کردن QoS (کیفیت خدمات) و PFC (کنترل جریان اولویت)، آنها تضمین تأخیر کم برای ترافیک RoCE را حتی در زمان ازدحام شبکه تضمین کردند. کل چرخه استقرار تنها دو هفته طول کشید و برای برنامه‌های کاربردی لایه بالایی موجود شفاف بود و به آنها اجازه داد تا بدون هیچ گونه اصلاح کد، از مزایای عملکرد RDMA بهره‌مند شوند.

پس از استقرار، عملکرد شبکه شرکت جهش کیفی را تجربه کرد. اولاً، با قدرت فناوری RDMA، تأخیر دسترسی به داده بین گره‌های ذخیره‌سازی و محاسباتی از 200 میکروثانیه به کمتر از 5 میکروثانیه کاهش یافت و به طور چشمگیری پاسخ‌های پرس و جو برای پایگاه‌های داده توزیع شده را تسریع کرد. ثانیاً، به لطف قابلیت‌های قدرتمند تخلیه سخت‌افزاری MCX556A-ECAT، سربار پردازنده مرکزی برای پردازش پروتکل شبکه بیش از 90% کاهش یافت. منابع محاسباتی آزاد شده به برنامه‌های کاربردی اصلی کسب و کار مجدداً تخصیص داده شد که منجر به افزایش کلی توان عملیاتی سرور تقریباً سه برابر شد.

بر اساس مشخصات دقیق MCX556A-ECAT و داده‌های نظارت واقعی، این کارت شبکه عملکرد عالی را در هنگام مدیریت همزمانی بالای بسته‌های داده کوچک نشان داد و به ارسال با سرعت سیم با صفر از دست دادن بسته دست یافت. این ویژگی برای سناریوهای معاملات فرکانس بالا و کنترل ریسک در زمان واقعی حیاتی است. رهبر فنی اظهار داشت: "پس از معرفی MCX556A-ECAT، گلوگاه شبکه ما به طور کامل برطرف شد. اکنون می‌توانیم با اطمینان خوشه‌های آموزش هوش مصنوعی خود را گسترش دهیم بدون اینکه نگران ضعیف شدن شبکه باشیم." برای سایر شرکت‌هایی که به دنبال راه حل سازگار با MCX556A-ECAT هستند، این مورد مرجع ارزشمندی را ارائه می‌دهد و ثابت می‌کند که این فقط یک قطعه سخت‌افزار نیست، بلکه یک راه حل اثبات شده کارت آداپتور اترنت MCX556A-ECAT است.

فراتر از مزایای اصلی که توسط RDMA/RoCE به ارمغان آورده شده است، شرکت همچنین پتانسیل بیشتری از MCX556A-ECAT را در طول کاربرد آن کشف کرد. به عنوان مثال، استفاده از ویژگی‌های تخلیه مجازی‌سازی داخلی آن، تراکم شبکه را در محیط‌های مجازی به طور قابل توجهی بهبود بخشید؛ فناوری کنترل وقفه پویا نرخ برخورد حافظه پنهان پردازنده مرکزی را بیشتر بهینه کرد. این بهینه‌سازی‌های دقیق به طور جمعی پایه‌ای محکم برای تلاش‌های مدرن‌سازی مرکز داده شرکت تشکیل می‌دهند.

برای کمک به کاربران بالقوه دیگر برای درک جزئیات محصول، شرکت توصیه می‌کند به برگه داده رسمی MCX556A-ECAT مراجعه کنند که حاوی پارامترهای عملکرد کامل و لیست‌های سازگاری است. در حال حاضر، این MCX556A-ECAT برای فروش در بازار جهانی موجود است و جزئیات قیمت خاص MCX556A-ECAT را می‌توان با تماس با کانال‌های رسمی NVIDIA بر اساس حجم خرید به دست آورد.

این مورد به وضوح عملکرد استثنایی Mellanox (NVIDIA) MCX556A-ECAT را در رسیدگی به چالش‌های انتقال با تأخیر کم و توان عملیاتی بالا نشان می‌دهد. از طریق کاربرد عمیق فناوری RDMA/RoCE، نه تنها گلوگاه‌های عملکرد معماری‌های شبکه سنتی را برطرف می‌کند، بلکه راه را برای نوآوری‌های آینده داده‌محور شرکت هموار می‌سازد. با نزدیک شدن به عصر 400G/800G، مفهوم کارت شبکه هوشمند که توسط NVIDIA Mellanox MCX556A-ECAT تجسم یافته است، به رهبری تکامل شبکه‌های مرکز داده به سمت کارایی و هوشمندی بیشتر ادامه خواهد داد.