Rozwiązanie sieci obliczeniowej o wysokiej wydajności: InfiniBand napędza przełomy w wydajności superkomputerów

Wprowadzenie:Nienasycane zapotrzebowanie na moc obliczeniową w badaniach naukowych, sztucznej inteligencji i złożonych symulacjach rozszerza granice obliczeń wysokiej wydajności (HPC).W miarę ewolucji superkomputerów z skali petaflop do skali exaflop, pojawił się krytyczny wąski gardło: połączenie.Tradycyjne tkaniny sieciowe z trudem nadążają za ogromną przepustowością danych i bardzo niskim opóźnieniem wymaganym przez nowoczesne obliczenia równoległeTutaj.Mellanox InfiniBandTechnologia sprosta wyzwaniu, zapewniając podstawowesieci superkomputerówTkanina, która umożliwia prawdziwe przełomy w wydajności, zapewniając, że tysiące węzłów obliczeniowych mogą pracować razem jako jeden, potężny system.

KrajobrazHPCObciążenia pracy nie są już tylko surowymi obliczeniami z zmiennym przecinkiem; są coraz bardziej skoncentrowane na danych,obejmujące ogromne zestawy danych i wymagające szybkiej komunikacji między węzłami w klastrzeCzy to symulacja modeli klimatycznych, dekodowanie sekwencji genomowych, czy szkolenie dużych modeli sztucznej inteligencji, aplikacje te są poważnie ograniczone przez wydajność sieci.Do głównych wyzwań należą::

• Utrudnienia w wprowadzaniu i wyprowadzaniu:Nieefektywny przepływ danych pomiędzy pamięcią pamięci masowej, węzłami obliczeniowymi i procesorami graficznymi może spowodować, że kosztowne procesory idą na próżno, marnując cykle obliczeniowe i zwiększając czas do rozwiązania.
• Poziom opóźnienia komunikacji:W miarę jak aplikacje rozszerzają się do setek tysięcy rdzeni, nawet mikroprocesy opóźnień w komunikacji z interfejsem przekazywania wiadomości (MPI) mogą wykładniczo pogarszać ogólną wydajność aplikacji.
• Ograniczenia skalowalności:Tradycyjne sieci Ethernet borykają się z problemami z zatłoczeniem i złożonością w ekstremalnej skali, co utrudnia utrzymanie przewidywalnej wydajności w rozmieszczeniach na dużą skalę.
• Efektywność energetyczna i kosztowa:Budowa systemu ekzaskalowego z nieefektywną siecią jest niezrównoważona pod względem ekonomicznym i środowiskowym, wymagając ogromnej mocy tylko do przepływu danych.

Wyzwania te wymagają nowego paradygmatusieci superkomputerów, który został zaprojektowany od podstaw dla wymagań komputerowych w skali egz.

Mellanox InfiniBandzapewnia kompleksowe rozwiązanie typu end-to-end, specjalnie zaprojektowane w celu przezwyciężenia ograniczeń tradycyjnych sieci.To inteligentna tkanina, która zintegrowana jest z nowoczesnymiHPCRozwiązanie obejmuje kilka kluczowych innowacji technologicznych:

Jest to rewolucyjne podejście, które rozładowuje zbiorowe operacje (np. redukcje, transmisje) z procesora do sieci przełącznika.SHARP drastycznie zmniejsza ilość danych przechodzących przez sieć i liczbę operacji wymaganych od węzłów obliczeniowych, przyspieszając operacje MPI i uwalniając zasoby CPU do obliczeń.

Mellanox InfiniBand oferuje opóźnienie od końca do końca poniżej 500 nanosekund i zapewnia prędkość przepustowości 200 Gb/s, 400 Gb/s i więcej.umożliwiające działanie procesorów i procesorów graficznych przy maksymalnym wykorzystaniu.

Tkanina InfiniBand jest zaprojektowana z nieblokowaną topologią fat-tree, która umożliwia płynne skalowanie do dziesiątek tysięcy węzłów bez pogorszenia wydajności.Adaptacyjne mechanizmy rutingowe i kontroli zatłoczenia zapewniają efektywny przepływ danych nawet pod dużym obciążeniem, przy zachowaniu przewidywalnej wydajności.

InfiniBand obsługuje technologię GPUDirect®, która umożliwia procesorom graficznym bezpośrednie przesyłanie danych przez sieć, pominąc procesor i pamięć hosta.Wsparcie NVMe over Fabrics (NVMe-oF) zapewnia zdalny dostęp do pamięci masowej przy lokalnych prędkościach, rozwiązywanie wąskich gardła I/O.

WdrożenieMellanox InfiniBandwprowadza dramatyczne, mierzalne usprawnienia w kluczowych wskaźnikach wydajności wHPCWyniki te są konsekwentnie demonstrowane w wiodących centrach superkomputerów na świecie.

Podróż do komputerowania ekzaskalowego i dalej jest zasadniczo wyzwaniem sieciowym.Mellanox InfiniBandRozwiązując krytyczne problemy związane z opóźnieniem, przepustowością, skalowalnością i wydajnością,umożliwia to naukowcom i inżynierom skupienie się na ich podstawowej misji ̋innowacji ̋, zamiast pozostawać ograniczeni przez ograniczenia infrastrukturyW miarę zbliżania się sztucznej inteligencji, symulacji i analizy danych, rola zaawansowanych technologiisieci superkomputerówZrozumiałem, że w tym przypadku nie ma potrzeby, aby wprowadzać zmiany.

Dowiedz się, jakMellanox InfiniBandRozwiązanie może przekształcićHPCNasi eksperci w dziedzinie architektury są gotowi pomóc w zaprojektowaniu tkaniny, która spełni najbardziej wymagające potrzeby obliczeniowe.Aby dowiedzieć się więcej, odwiedź naszą oficjalną stronę internetowąi pobierać szczegółowe dokumenty techniczne i studia przypadków od wiodących instytucji badawczych.