Adattatori di rete NVIDIA: Analisi delle prestazioni di adattamento e offload ad alta larghezza di banda e bassa latenza

Negli ambienti di calcolo odierni, ad alta intensità di dati, le prestazioni di rete sono diventate un collo di bottiglia critico per applicazioni che vanno dall'addestramento dell'intelligenza artificiale all'high-performance computing. Le schede di rete NVIDIA, in particolare la serie ConnectX, sono progettate per affrontare queste sfide attraverso tecnologie avanzate di offload hardware e ottimizzazione.

I moderni carichi di lavoro richiedono più che mai dall'infrastruttura di rete. Le schede di interfaccia di rete (NIC) tradizionali faticano a tenere il passo con i requisiti per:

• Capacità di larghezza di banda Multi-100GbE
• Latenza inferiore al microsecondo per applicazioni distribuite
• Offload della CPU per liberare risorse del processore per il calcolo
• Trasmissione dati affidabile e senza perdite su larga scala

Le schede NVIDIA implementano la tecnologia RDMA, consentendo l'accesso diretto alla memoria tra sistemi senza coinvolgere il sistema operativo di entrambi i computer. Questo bypassa l'overhead dello stack di rete tradizionale e offre significativi vantaggi in termini di prestazioni:

• Latenza ridotta eliminando il coinvolgimento del kernel nei trasferimenti di dati
• Utilizzo della CPU inferiore, liberando i processori per i carichi di lavoro delle applicazioni
• Maggiore velocità di messaggistica attraverso percorsi di comunicazione ottimizzati

RoCE estende le capacità RDMA alle reti Ethernet standard, rendendo il networking ad alte prestazioni accessibile senza richiedere un'infrastruttura specializzata. L'implementazione di RoCE di NVIDIA fornisce:

• Ethernet senza perdite tramite Priority Flow Control (PFC)
• Supporto RoCEv2 migliorato per reti instradate
• Compatibilità con le apparecchiature di rete dei data center esistenti

Le schede di rete NVIDIA incorporano motori di offload sofisticati che gestiscono le attività di elaborazione della rete direttamente sulla NIC:

Nei test di benchmark, le schede NVIDIA ConnectX-7 dimostrano notevoli caratteristiche di prestazioni:

• Latenza fino a 600 nanosecondi per le operazioni RDMA
• Throughput a velocità di linea a 400 GbE con perdita di pacchetti pari a zero
• Utilizzo della CPU inferiore al 5% durante i test di throughput massimo
• Supporto fino a 256 milioni di code e connessioni

Queste capacità si traducono direttamente in prestazioni applicative migliorate nell'addestramento dell'IA, nel trading finanziario, nel calcolo scientifico e nell'infrastruttura cloud.

Le schede di rete NVIDIA sono progettate per funzionare senza problemi all'interno di ambienti di networking ad alte prestazioni completi, tra cui:

• Infrastruttura di switching NVIDIA Spectrum per l'ottimizzazione end-to-end
• NVIDIA BlueField DPU per l'elaborazione combinata di rete, sicurezza e archiviazione
• Principali sistemi operativi e hypervisor tramite driver standardizzati
• Piattaforme di orchestrazione popolari tra cui Kubernetes e OpenStack

L'addestramento distribuito su più server GPU richiede un'efficiente sincronizzazione dei parametri. La combinazione di RDMA e RoCE nelle schede NVIDIA riduce al minimo l'overhead di comunicazione, accelerando i tempi di addestramento per modelli di grandi dimensioni.

Le applicazioni finanziarie richiedono la latenza più bassa possibile. Le schede NVIDIA offrono una latenza inferiore al microsecondo, mantenendo al contempo l'affidabilità e le garanzie di ordinamento dei messaggi.

I provider cloud sfruttano le capacità di offload delle schede NVIDIA per migliorare la densità e ridurre il costo totale di proprietà attraverso minori requisiti di CPU.

NVIDIA continua a innovare nella tecnologia delle schede di rete con sviluppi tra cui:

• Ottiche co-confezionate per una migliore efficienza energetica e densità
• Integrazione più stretta con il calcolo GPU per il networking accelerato
• Funzionalità di sicurezza avanzate tra cui crittografia inline e applicazione delle policy
• Supporto per standard emergenti e velocità di porta più elevate

Poiché i carichi di lavoro dei data center continuano a evolversi, l'importanza delle schede di rete intelligenti con offload aumenterà. La roadmap tecnologica di NVIDIA anticipa queste esigenze con continui investimenti in soluzioni di networking ad alte prestazioni.

Per le organizzazioni che cercano di massimizzare il proprio investimento infrastrutturale, le schede di rete NVIDIA forniscono le basi per le applicazioni di nuova generazione che richiedono sia un'elevata larghezza di banda che una bassa latenza.Scopri di più su come queste schede possono trasformare le prestazioni della tua rete.