Hochleistungsnetzwerke für die akademische Forschung: Anwendungsszenarien für ConnectX-7

Hintergrund: Die neue Ära der datenintensiven wissenschaftlichen Forschung

Die Landschaft vonwissenschaftliche ForschungDie Wissenschaft und Technologie sind in der heutigen Zeit in einer Phase, in der sich die Wissenschaft und Technologie in der gesamten Welt in einem gewaltigen Wandel befinden.HPC(High-Performance Computing) -Cluster, die das Rückgrat dieser Forschung bilden, sind nicht mehr nur reine Rechenflops;Es geht darum, riesige Datensätze mit beispielloser Geschwindigkeit zu bewegen und zu verarbeiten.Das Netzwerk ist zum kritischen zentralen Nervensystem geworden, und seine Leistung bestimmt direkt die Zeit bis zur Entdeckung und die Wirksamkeit der Forschung.

Die Herausforderung: Engpässe im Netzwerk, die Innovationen unterdrücken

Forschungseinrichtungen stehen vor erheblichen technischen Engpässen, die kritische Projekte verzögern und die Kosten erhöhen können:

• I/O-Flaschenhalse in der KI-AusbildungDas verteilte Training über Hunderte von GPUs wird durch eine langsame Gewichtssynchronisierung behindert, wodurch teure Beschleuniger inaktiv bleiben und Rechenzyklen verschwenden.
• Simulationen mit Latenzempfindlichkeit:Bei groß angelegten numerischen Simulationen in der Flüssigkeitsdynamik oder molekularen Modellierung müssen Millionen von Nachrichten zwischen Knoten übertragen werden.
• Datenerfassung und Durchsatz:Instrumente wie Kryo-Elektronenmikroskope und Satelliten-Arrays erzeugen Terabyte an Daten pro Stunde.die zu potenziellen Datenverlusten oder Speicherengpässen führen.
• Mehrfache Miete und Sicherheit:Gemeinsame Forschungscluster erfordern sichere, isolierte Umgebungen für verschiedene Forschungsgruppen, ohne die Leistungsfähigkeit des Netzwerks zu beeinträchtigen.

Diese Herausforderungen erfordern eine Netzwerklösung, die nicht nur schneller, sondern auch intelligenter ist.

Die Lösung: Mellanox ConnectX-7 SmartNIC-Technologie

NVIDIA istMellanox ConnectX-7400Gb/s Ethernet- und NDR-InfiniBand-Adapter wurden speziell entwickelt, um diese Forschungshindernisse zu überwinden.intelligente Rechenplattform.

Schlüsseltechnologische Vorteile für HPC und Forschung:

• Ultra-hohe Bandbreite:400 Gb/s Durchsatz pro Port sorgt dafür, dass Daten aus den anspruchsvollsten Instrumenten und Speichersystemen ungehindert fließen.
• Hardware-basierte Entladungen:DieMellanox ConnectX-7Offloads kritische Funktionen wie MPI (Message Passing Interface) Kollektive, NVMe über Fabrics (NVMe-oF) und Verschlüsselung (IPsec / TLS) von der Host-CPU.Dies befreit wertvolle Serverkernen, um sich zu 100% auf die Forschungsanwendung selbst zu konzentrieren.
• Skalierbare Verbindungen:Nahtlose Unterstützung sowohl für Hochleistungs-Ethernet- als auch für InfiniBand-Fabriken mit ultra-niedriger Latenzzeit ermöglicht es Institutionen, die optimale Fabrik für ihre spezifischen Anforderungen zu wählen.HPCund KI-Arbeitslasten.
• Erweiterte Programmierbarkeit:Eingebettete ARM-Cores bieten die Flexibilität, Datenverarbeitungspipelings anzupassen und neue Protokolle direkt auf dem NIC zu implementieren, wodurch die Infrastruktur zukunftssicher wird.

Quantifizierbare Ergebnisse: Leistungssteigerung, Verzögerung und Effizienzsteigerung

Einführung derMellanox ConnectX-7in einer Forschungsrechenumgebung unmittelbare und messbare Vorteile erbringt, die sich unmittelbar auf die Forschungsergebnisse und die Betriebskosten auswirken.

Tabelle: Beispiele für Leistungsindikatoren, die in einer Forschungsclusterumgebung nach dem Upgrade auf ConnectX-7-Adapter beobachtet wurden.

Schlussfolgerung: Die Entdeckungszeit beschleunigt

Für Forschungseinrichtungen ist die Investition in eine hochmoderne Netzinfrastruktur nicht mehr optional, sondern eine strategische Notwendigkeit, um wettbewerbsfähig zu bleiben.Mellanox ConnectX-7Sie stellt die wesentliche Grundlage für das nächste Jahrzehnt wissenschaftlicher Entdeckungen dar und ermöglicht es Forschern, Probleme anzugehen, die bisher für unlösbar gehalten wurden.Es maximiert die Rendite für teure Rechen- und Speicherressourcen, beschleunigt die Zeit bis zur Entdeckung und fördert ein kollaboratives, datenreiches Umfeld fürwissenschaftliche Forschung.