حلول NVIDIA NIC: أساسيات النشر لتحسين الإرسال منخفض الكمون لـ RDMA/RoCE

في عصر الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء، أصبح زمن انتقال الشبكة عنق الزجاجة الحرج. تم تصميم بطاقات واجهة الشبكة من NVIDIA، بفضل قدراتها المتقدمة في RDMA و RoCE، خصيصًا للقضاء على عنق الزجاجة هذا وتقديم أداء غير مسبوق لأعباء العمل كثيفة البيانات.

تدور مقاربة NVIDIA لشبكات الأداء العالي حول إزالة عبء عمل مكدس الشبكة التقليدي مع الحفاظ على الموثوقية. يعتمد هذا البناء على عدة مبادئ رئيسية:

• آليات تجاوز النواة للقضاء على مشاركة وحدة المعالجة المركزية في عمليات نقل البيانات
• إيقاف تحميل النقل المستند إلى الأجهزة لعمليات النسخ الصفري
• مسار زمن انتقال منخفض للغاية بين ذاكرة التطبيق والشبكة
• التحكم الذكي في الازدحام وإدارة حركة المرور

يمثل الوصول المباشر إلى الذاكرة عن بعد (RDMA) تحولًا أساسيًا في كيفية انتقال البيانات عبر الشبكات. تقدم NVIDIA في تطبيقها:

• نقل مباشر من الذاكرة إلى الذاكرة دون تدخل وحدة المعالجة المركزية
• زمن انتقال أقل من 1 ميكروثانية للاتصالات داخل الرف
• معدل نقل البيانات على مستوى الخط بغض النظر عن حجم الحزمة
• الحد الأدنى من استخدام وحدة المعالجة المركزية، مما يحرر الدورات لأعباء عمل التطبيقات

هذا يجعل بطاقات واجهة الشبكة من NVIDIA ذات قيمة خاصة لمجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي، حيث يمكن لـ RDMA تقليل أوقات التدريب بنسبة تصل إلى 40٪ مقارنة بالشبكات التقليدية.

بروتوكول RDMA عبر إيثرنت المتقارب (RoCE) برز كبروتوكول مهيمن لنشر RDMA في بيئات إيثرنت القياسية. يتضمن تطبيق NVIDIA لـ RoCE:

• دعم شامل لـ RoCE v2 مع إمكانات توجيه IP
• خوارزميات التحكم المتقدمة في الازدحام (DCQCN، TIMELY)
• التحكم في التدفق القائم على الأولوية (PFC) لإيثرنت بدون فقدان
• آليات إعلام الازدحام الصريح (ECN) المحسنة

يتطلب نشر بطاقات واجهة الشبكة من NVIDIA لتحقيق أقصى أداء لـ RDMA اهتمامًا دقيقًا بعدة مجالات حاسمة:

• تكوين البنية التحتية للشبكة: إعدادات PFC و ECN المناسبة على المحولات
• محاذاة MTU: إطارات جامبو (عادةً 9000 MTU) لعمليات النقل الكبيرة الفعالة
• إدارة أزواج قائمة الانتظار: العدد الأمثل لأزواج قائمة الانتظار بناءً على احتياجات التطبيق
• تخصيص المخزن المؤقت: مخازن استقبال كافية لمنع التجويع

توفر بطاقات واجهة الشبكة من NVIDIA أكبر الفوائد عندما يتم تصميم التطبيقات خصيصًا للاستفادة من قدرات RDMA:

• تطبيقات MPI مُحسّنة لعمليات RDMA
• أنظمة التخزين التي تستخدم RDMA للوصول إلى الكتلة عن بعد
• أطر عمل الذكاء الاصطناعي مع دعم RDMA المدمج لمزامنة المعلمات
• أنظمة قواعد البيانات التي تستخدم RDMA لمعالجة المعاملات الموزعة

تتطلب الحفاظ على الأداء الأمثل لـ RDMA قدرات مراقبة شاملة:

• قياس عن بعد في الوقت الفعلي للكشف عن الازدحام وتحليله
• عدادات أخطاء مفصلة لتحديد المشكلات بسرعة
• التكامل مع NVIDIA NetQ للحصول على رؤية على مستوى الشبكة
• تشخيصات متقدمة لمشاكل اتصال RoCE

في سيناريوهات تدريب الذكاء الاصطناعي، تُظهر بطاقات واجهة الشبكة من NVIDIA المزودة بـ RDMA مزايا كبيرة:

• نطاق ترددي شبه لانهائي لجميع العمليات
• زمن انتقال حتمي للتدريب المتزامن
• أداء قابل للتطوير عبر آلاف العقد
• تكامل سلس مع تقنية NVIDIA GPUDirect

يخلق الجمع بين خبرة NVIDIA في الأجهزة والنظام البيئي الشامل للبرامج حلاً مقنعًا للمؤسسات التي تبني بنية تحتية للذكاء الاصطناعي من الجيل التالي. يضع التركيز على تقنيات RDMA و RoCE بطاقات واجهة الشبكة من NVIDIA كمكونات أساسية في السعي لتحقيق شبكات عالية الأداء حقًا.

مع استمرار نمو أحجام البيانات وتزايد متطلبات زمن الانتقال، يضمن التزام NVIDIA بتطوير تكنولوجيا الشبكات أن تظل حلول بطاقات واجهة الشبكة الخاصة بها في طليعة البنية التحتية للحوسبة عالية الأداء.