حلول محولات شبكة NVIDIA: إطار عمل معماري لتحسين إرسال RDMA/RoCE ذي زمن الاستجابة المنخفض

تستخدم حلول محول الشبكة من NVIDIA بنية متعددة الطبقات مصممة لتحسين نقل البيانات من الأجهزة إلى مستوى التطبيق. يضمن هذا النهج المتكامل التشغيل السلس عبر بيئات البنية التحتية المتنوعة مع الحفاظ على أقل زمن وصول ممكن وأعلى معدل نقل.

تشكل محولات شبكة NVIDIA ConnectX العمود الفقري المادي للحل، وتتميز بما يلي:

• خيارات اتصال مزدوج المنفذ 100/200/400 GbE
• محركات RDMA قائمة على الأجهزة تدعم كلاً من RoCE و InfiniBand
• خطوط معالجة الحزم المتقدمة مع توجيه التدفق الذكي
• واجهات مضيف PCIe 4.0/5.0 لتحقيق أقصى عرض نطاق ترددي

يعمل تنفيذ الوصول المباشر إلى الذاكرة عن بعد (RDMA) على التخلص من عنق الزجاجة التقليدية للشبكات من خلال:

• عمليات نقل البيانات بدون نسخ تتجاوز نوى نظام التشغيل
• الوضع المباشر للبيانات في مساحات ذاكرة التطبيقات
• إزاحة طبقة النقل إلى أجهزة محول الشبكة
• آليات تجاوز وحدة المعالجة المركزية التي تحرر موارد المضيف لأعباء عمل التطبيقات

يتيح RDMA عبر Ethernet المتجمع (RoCE) عمليات RDMA عالية الأداء عبر البنية التحتية القياسية لـ Ethernet مع تحسينات محددة:

• دعم RoCE v2 للتوجيه عبر شبكات الطبقة 3
• إعلام الازدحام الصريح (ECN) للتحكم في التدفق
• التحكم في التدفق القائم على الأولوية (PFC) لـ Ethernet بدون فقدان
• خوارزميات التحكم في الازدحام المحسنة لتحقيق أداء مستقر

بالنسبة لأعباء عمل الذكاء الاصطناعي، ينفذ الحل بنية متخصصة:

• GPU-direct RDMA لنقل البيانات المباشر بين الشبكة وذاكرة GPU
• تكامل NCCL (مكتبة اتصالات NVIDIA الجماعية) للعمليات الجماعية المحسنة
• تكوينات محول متعددة المضيفين تدعم تدريب النماذج على نطاق واسع
• إدارة النسيج الآلية لعمليات المجموعة المبسطة

يمتد الحل إلى أعباء عمل التخزين من خلال عمليات تنفيذ NVMe-over-Fabrics:

• دعم هدف NVMe-of-TCP و NVMe-of-RDMA
• إزاحة معالجة بروتوكول التخزين إلى أجهزة المحول
• فرض جودة الخدمة الشاملة
• ميزات الأمان المتكاملة بما في ذلك إزاحة التشفير

يتضمن الحل إمكانات شاملة لضبط الأداء:

• خوارزميات التوجيه التكيفية لاختيار المسار الأمثل
• تعديل المقاطعة الديناميكي بناءً على أنماط عبء العمل
• سياسات جودة الخدمة (QoS) لتحديد أولويات حركة المرور
• المراقبة الشاملة والقياس عن بعد لتحليل الأداء

يتبع النشر الناجح نهجًا منظمًا:

• مرحلة التقييم:تقييم البنية التحتية وتحليل المتطلبات
• مرحلة التصميم:تخطيط بنية الشبكة ومواصفات التكوين
• مرحلة النشر:تركيب الأجهزة وتكوين البرامج
• مرحلة التحسين:ضبط الأداء واختبار التحقق من الصحة

تحقق المؤسسات التي تنفذ حل محول شبكة NVIDIA عادةً ما يلي:

• تخفيض بنسبة 85-95٪ في زمن وصول الشبكة للتطبيقات الموزعة
• انخفاض بنسبة 60-80٪ في استخدام وحدة المعالجة المركزية لمعالجة الشبكة
• تحسن بمقدار 3-5 أضعاف في إنتاجية التطبيقات لأعباء عمل البيانات المكثفة
• تخفيض كبير في التكلفة الإجمالية للملكية من خلال توحيد البنية التحتية

يمثل حل محول شبكة NVIDIA مع تحسين RDMA و RoCE إطار عمل معماريًا كاملاً لتحويل أداء شبكات مراكز البيانات. من خلال الجمع بين إمكانات الأجهزة المتقدمة والتكامل البرمجي المتطور، يمكن للمؤسسات تحقيق مستويات غير مسبوقة من الكفاءة والأداء لأعباء العمل الأكثر تطلبًا. نظرًا لأن التطبيقات كثيفة البيانات تستمر في التطور، يوفر هذا الحل البنية التحتية الأساسية اللازمة لدعم متطلبات الحوسبة من الجيل التالي مع الحفاظ على حماية الاستثمار من خلال التنفيذ القائم على المعايير.