Высокопроизводительные сетевые решения для исследовательских институтов: сценарии применения ConnectX-7

Неустанное стремление к научным открытиям и инновациям требует вычислительной инфраструктуры, способной идти в ногу с постоянно растущими и сложными исследовательскими задачами. В этом кратком обзоре рассматривается, как адаптер Mellanox ConnectX-7 служит основополагающей технологией для современных академических исследовательских, обеспечивая прорывную производительность в различных HPC приложениях, от вычислительной биологии до астрофизики. Внедряя технологию ConnectX-7, исследовательские институты могут ускорить время открытия и максимизировать отдачу от своих вычислительных инвестиций.

Современные академических исследовательских вступили в эпоху открытия, основанного на данных, когда научные прорывы все больше зависят от способности обрабатывать и анализировать огромные наборы данных. Масштаб вычислительных задач вырос в геометрической прогрессии, и исследовательские проекты в таких областях, как геномика, физика элементарных частиц и моделирование климата, генерируют петабайты данных, требующих сложного анализа. Этот поток данных сделал высокопроизводительные сети не просто улучшением, а необходимостью для передовых HPC сред. Исследовательские институты по всему миру модернизируют свою инфраструктуру для поддержки совместной науки, многоинституциональных партнерств и методов, основанных на данных, которые определяют исследования XXI века.

Исследовательские институты сталкиваются со значительными инфраструктурными проблемами, которые препятствуют научному прогрессу и ограничивают эффективность их вычислительных ресурсов.

• Ограничения перемещения данных: Традиционные сетевые инфраструктуры не могут угнаться за скоростью генерации данных современных научных инструментов, создавая узкие места, которые задерживают результаты исследований и снижают использование инструментов.
• Разнообразие многодисциплинарных рабочих нагрузок: Центры научных вычислений должны поддерживать различные рабочие нагрузки с различными сетевыми требованиями, от передачи больших файлов в геномике до трафика небольших сообщений в моделировании молекулярной динамики.
• Требования совместных исследований: Многоинституциональные исследовательские проекты требуют беспрепятственного обмена данными через географические границы, требуя высокопроизводительных возможностей глобальной сети.
• Неэффективность использования ресурсов: Дорогие вычислительные ресурсы, особенно графические процессоры и специализированные ускорители, часто простаивают в ожидании завершения передачи данных, снижая общую окупаемость инвестиций.
• Бюджетные ограничения: Исследовательские институты должны достигать максимальной производительности в рамках ограниченных бюджетов, требуя решений, обеспечивающих исключительное соотношение цены и производительности.

Эти проблемы часто приводят к задержке результатов исследований, неэффективному использованию ресурсов и ограниченной способности реализовывать возможности исследований, основанных на данных.

Адаптер Mellanox ConnectX-7 предоставляет комплексное решение сетевых проблем, с которыми сталкиваются исследовательские институты, предлагая беспрецедентную производительность и гибкость для HPC сред.

• Производительность 400 Гбит/с: Обеспечивает подключение InfiniBand и Ethernet со скоростью 400 Гбит/с, обеспечивая пропускную способность, необходимую для ресурсоемких исследовательских приложений и крупномасштабного моделирования.
• Аппаратное разгружение: Снимает сетевую обработку с хост-процессоров, освобождая ценные вычислительные ресурсы для исследовательских приложений, а не для накладных расходов инфраструктуры.
• Расширенная поддержка RoCE: Реализует RDMA по Converged Ethernet с улучшенным контролем перегрузки, обеспечивая высокопроизводительные сети по стандартной инфраструктуре Ethernet.
• Многохостовая технология: Позволяет нескольким серверам совместно использовать один адаптер ConnectX-7, снижая затраты на инфраструктуру и сложность в средах с высокой плотностью вычислений.
• Точное время: Обеспечивает временные метки с точностью до наносекунд, что необходимо для синхронизированного сбора данных и экспериментальных измерений.

Адаптер Mellanox ConnectX-7 обеспечивает трансформационную производительность в нескольких исследовательских областях, каждая из которых имеет уникальные сетевые требования.

В крупномасштабных проектах секвенирования генома ConnectX-7 ускоряет передачу данных от секвенирующих инструментов к системам хранения и вычислительным ресурсам. Исследователи могут обрабатывать целые геномы человека за часы, а не дни, что позволяет проводить быстрый анализ для клинических исследований и популяционных исследований.

Для глобального моделирования климата, требующего связи между тысячами вычислительных узлов, низкая задержка и высокая пропускная способность адаптера обеспечивают эффективное выполнение модели. Исследователи могут запускать модели с более высоким разрешением с более частым обменом данными, повышая точность моделирования.

В экспериментах по физике элементарных частиц, генерирующих петабайты данных, ConnectX-7 обеспечивает эффективное распределение данных по вычислительным ресурсам по всему миру. Технология поддерживает фильтрацию и анализ данных в реальном времени, необходимые для обнаружения редких физических явлений.

Внедрение технологии Mellanox ConnectX-7 обеспечивает измеримые преимущества по ключевым показателям научных вычислений.

Эти улучшения приводят к более быстрым результатам исследований, более высокой производительности и снижению вычислительных затрат для академических исследовательских институтов.

Ведущая национальная лаборатория развернула адаптеры Mellanox ConnectX-7 в своей флагманской системе HPC, поддерживающей различные исследовательские программы. Реализация обеспечила эффективность масштабирования 95% при моделировании молекулярной динамики на 1024 узлах и сократила время анализа данных для климатических исследований на 60%. Лаборатория сообщила об улучшении общего использования системы на 40% и значительном сокращении времени решения задач в нескольких исследовательских областях.

Адаптер Mellanox ConnectX-7 представляет собой нечто большее, чем просто обновление сети — это обеспечивающая технология для научных исследований XXI века. Устраняя узкие места в сети и обеспечивая беспрецедентную производительность, ConnectX-7 позволяет исследователям сосредоточиться на науке, а не на вычислительных ограничениях. Для академических исследовательских институтов, стремящихся к расширению человеческих знаний, инвестиции в технологию ConnectX-7 — это инвестиции в будущие открытия и инновации.