NVIDIA Netzwerkadapter: Leistungsanalyse von High-Bandwidth-, Low-Latency-Adaption und Offloading

In den heutigen datenintensiven Rechenumgebungen ist die Netzwerkleistung zu einem kritischen Engpass für Anwendungen geworden, die vom Training künstlicher Intelligenz bis zum Hochleistungsrechnen reichen. NVIDIA-Netzwerkadapter, insbesondere die ConnectX-Serie, wurden entwickelt, um diese Herausforderungen durch fortschrittliche Hardware-Offloading- und Optimierungstechnologien zu bewältigen.

Moderne Workloads fordern mehr von der Netzwerkinfrastruktur als je zuvor. Herkömmliche Netzwerkschnittstellenkarten (NICs) haben Schwierigkeiten, mit den Anforderungen Schritt zu halten für:

• Multi-100GbE-Bandbreitenfähigkeiten
• Sub-Mikrosekunden-Latenz für verteilte Anwendungen
• CPU-Offloading, um Prozessorressourcen für die Berechnung freizugeben
• Zuverlässige, verlustfreie Datenübertragung im großen Maßstab

NVIDIA-Adapter implementieren die RDMA-Technologie, die einen direkten Speicherzugriff zwischen Systemen ermöglicht, ohne das Betriebssystem eines der beiden Computer zu involvieren. Dies umgeht den herkömmlichen Netzwerk-Stack-Overhead und bietet erhebliche Leistungsvorteile:

• Reduzierte Latenz durch Eliminierung der Kernel-Beteiligung an Datenübertragungen
• Geringere CPU-Auslastung, wodurch Prozessoren für Anwendungs-Workloads freigesetzt werden
• Höhere Nachrichtenraten durch optimierte Kommunikationspfade

RoCE erweitert die RDMA-Funktionen auf Standard-Ethernet-Netzwerke und macht Hochleistungsnetzwerke zugänglich, ohne dass eine spezielle Infrastruktur erforderlich ist. Die Implementierung von RoCE durch NVIDIA bietet:

• Verlustfreies Ethernet durch Priority Flow Control (PFC)
• Erweiterte RoCEv2-Unterstützung für geroutete Netzwerke
• Kompatibilität mit vorhandenen Rechenzentrum-Netzwerkgeräten

NVIDIA-Netzwerkadapter verfügen über ausgeklügelte Offloading-Engines, die Netzwerkverarbeitungsaufgaben direkt auf der NIC erledigen:

In Benchmark-Tests zeigen NVIDIA ConnectX-7-Adapter bemerkenswerte Leistungseigenschaften:

• Latenz von nur 600 Nanosekunden für RDMA-Operationen
• Leitungsraten-Durchsatz bei 400 GbE ohne Paketverluste
• CPU-Auslastung unter 5 % während des Tests mit maximalem Durchsatz
• Unterstützung für bis zu 256 Millionen Warteschlangen und Verbindungen

Diese Fähigkeiten führen direkt zu einer verbesserten Anwendungsleistung in KI-Training, Finanzhandel, wissenschaftlichem Rechnen und Cloud-Infrastruktur.

NVIDIA-Netzwerkadapter sind so konzipiert, dass sie nahtlos in umfassenden Hochleistungs-Netzwerkumgebungen zusammenarbeiten, einschließlich:

• NVIDIA Spectrum Switching-Infrastruktur für End-to-End-Optimierung
• NVIDIA BlueField DPUs für kombinierte Netzwerk-, Sicherheits- und Speicherverarbeitung
• Wichtige Betriebssysteme und Hypervisoren durch standardisierte Treiber
• Beliebte Orchestrierungsplattformen wie Kubernetes und OpenStack

Verteiltes Training über mehrere GPU-Server erfordert eine effiziente Parametersynchronisierung. Die Kombination aus RDMA und RoCE in NVIDIA-Adaptern minimiert den Kommunikationsaufwand und beschleunigt die Trainingszeiten für große Modelle.

Finanzanwendungen erfordern die geringstmögliche Latenz. NVIDIA-Adapter bieten eine Sub-Mikrosekunden-Latenz und gewährleisten gleichzeitig Zuverlässigkeit und Nachrichtenreihenfolge.

Cloud-Anbieter nutzen die Offloading-Funktionen von NVIDIA-Adaptern, um die Dichte zu verbessern und die Gesamtbetriebskosten durch geringere CPU-Anforderungen zu senken.

NVIDIA entwickelt die Netzwerkadaptertechnologie kontinuierlich weiter, mit Entwicklungen wie:

• Co-verpackte Optik für verbesserte Energieeffizienz und Dichte
• Engere Integration mit GPU-Computing für beschleunigtes Networking
• Erweiterte Sicherheitsfunktionen, einschließlich Inline-Verschlüsselung und Richtlinienerzwingung
• Unterstützung für neue Standards und höhere Portgeschwindigkeiten

Da sich die Rechenzentrum-Workloads weiterentwickeln, wird die Bedeutung intelligenter, Offloading-fähiger Netzwerkadapter nur noch zunehmen. Die Technologie-Roadmap von NVIDIA antizipiert diese Anforderungen mit kontinuierlichen Investitionen in Hochleistungs-Netzwerklösungen.

Für Unternehmen, die ihre Infrastrukturinvestitionen maximieren möchten, bieten NVIDIA-Netzwerkadapter die Grundlage für Anwendungen der nächsten Generation, die sowohl hohe Bandbreite als auch geringe Latenz erfordern.Erfahren Sie mehr darüber, wie diese Adapter Ihre Netzwerkleistung verändern können.