Сетевые адаптеры NVIDIA: Архитектурная платформа для оптимизации передачи данных с низкой задержкой RDMA/RoCE

Решение сетевого адаптера NVIDIA использует многоуровневую архитектуру, разработанную для оптимизации передачи данных от аппаратного до прикладного уровня. Этот интегрированный подход обеспечивает бесперебойную работу в различных инфраструктурных средах, поддерживая при этом минимальную задержку и максимальную пропускную способность.

Сетевые адаптеры NVIDIA ConnectX формируют аппаратную основу решения, предлагая:

• Двухпортовые варианты подключения 100/200/400 GbE
• Аппаратные RDMA-движки, поддерживающие как RoCE, так и InfiniBand
• Усовершенствованные конвейеры обработки пакетов с интеллектуальной маршрутизацией потоков
• Хост-интерфейсы PCIe 4.0/5.0 для максимальной пропускной способности

Реализация Remote Direct Memory Access (RDMA) устраняет традиционные узкие места сети посредством:

• Передачи данных с нулевым копированием, минуя ядра операционной системы
• Прямого размещения данных в адресном пространстве памяти приложений
• Выгрузки транспортного уровня в аппаратное обеспечение сетевого адаптера
• Механизмов обхода CPU, освобождающих ресурсы хоста для рабочих нагрузок приложений

RDMA over Converged Ethernet (RoCE) обеспечивает высокопроизводительные RDMA-операции по стандартной Ethernet-инфраструктуре со следующими оптимизациями:

• Поддержка RoCE v2 для маршрутизации по сетям уровня 3
• Явное уведомление о перегрузке (ECN) для управления потоком
• Приоритетное управление потоком (PFC) для Ethernet без потерь
• Улучшенные алгоритмы управления перегрузкой для стабильной производительности

Для рабочих нагрузок искусственного интеллекта решение реализует специализированную архитектуру:

• GPU-direct RDMA для прямой передачи данных между сетью и памятью GPU
• Интеграция NCCL (NVIDIA Collective Communications Library) для оптимизированных коллективных операций
• Конфигурации многохостовых адаптеров, поддерживающие крупномасштабное обучение моделей
• Автоматизированное управление структурой для упрощенных операций кластера

Решение расширяется до рабочих нагрузок хранилища посредством реализаций NVMe-over-Fabrics:

• Поддержка NVMe-of-TCP и NVMe-of-RDMA
• Выгрузка обработки протокола хранилища в аппаратное обеспечение адаптера
• Сквозное обеспечение качества обслуживания
• Интегрированные функции безопасности, включая выгрузку шифрования

Решение включает в себя комплексные возможности настройки производительности:

• Адаптивные алгоритмы маршрутизации для оптимального выбора пути
• Динамическое регулирование прерываний на основе шаблонов рабочих нагрузок
• Политики качества обслуживания (QoS) для приоритизации трафика
• Комплексный мониторинг и телеметрия для анализа производительности

Успешное развертывание следует структурированному подходу:

• Этап оценки:Оценка инфраструктуры и анализ требований
• Этап проектирования:Планирование сетевой архитектуры и спецификация конфигурации
• Этап развертывания:Установка оборудования и настройка программного обеспечения
• Этап оптимизации:Настройка производительности и проверочное тестирование

Организации, внедряющие решение сетевого адаптера NVIDIA, обычно достигают:

• Снижение сетевой задержки на 85-95% для распределенных приложений
• Снижение загрузки ЦП на 60-80% для сетевой обработки
• Увеличение пропускной способности приложений в 3-5 раз для рабочих нагрузок, интенсивно использующих данные
• Значительное снижение совокупной стоимости владения за счет консолидации инфраструктуры

Решение сетевого адаптера NVIDIA с оптимизацией RDMA и RoCE представляет собой полную архитектурную структуру для преобразования производительности сетевых подключений центров обработки данных. Сочетая передовые аппаратные возможности со сложной интеграцией программного обеспечения, организации могут достичь беспрецедентного уровня эффективности и производительности для своих самых требовательных рабочих нагрузок. Поскольку приложения, интенсивно использующие данные, продолжают развиваться, это решение обеспечивает базовую инфраструктуру, необходимую для поддержки требований вычислений следующего поколения, сохраняя при этом защиту инвестиций за счет реализации на основе стандартов.