مؤسسة البحوث حلول شبكة HPC: حالات استخدام ConnectX-7

حديثةالبحث الأكاديمي مدفوعة بشكل متزايد بالحسابات كثيفة البيانات، من تسلسل الجينوم وفيزياء الجسيمات إلى نمذجة المناخ وتدريب الذكاء الاصطناعي. تتطلب هذه الأحمال المتقدمة البنية التحتية للشبكة التي يمكنها مواكبة النمو الهائل للبيانات والتعقيد الحسابي. تمثل بطاقة الشبكة الذكية Mellanox ConnectX-7 حلاً تحويليًا مصممًا خصيصًا لمعالجة التحديات الفريدة لبيئات الحوسبة البحثية، مما يوفر أداءً غير مسبوق لعمليات النشر HPC من الجيل التالي.

خضعت المشهد العلمي لاكتشاف تحولًا جذريًا. حيث اعتمد البحث الأكاديمي التقليدي على الحسابات المحلية، فإن العلم الحديث يعتمد بشكل أساسي على التعاون والبيانات. تولد المشاريع متعددة المؤسسات وأنظمة التعلم الموحد وشبكات المستشعرات الضخمة بيتابايت من البيانات التي يجب معالجتها وتحليلها ومشاركتها عبر شبكات البحث العالمية. يتطلب هذا التحول في النموذج نهجًا جديدًا للبنية التحتية HPC، حيث تصبح الشبكة بالغة الأهمية مثل قوة الحوسبة في تسريع الاكتشافات العلمية.

تواجه المؤسسات البحثية حواجز فنية كبيرة تعيق التقدم العلمي واستخدام الموارد:

• نطاق ترددي غير كافٍ لأعباء العمل كثيفة البيانات: تولد أدوات مثل المجاهر الإلكترونية المبردة ومصفوفات التلسكوبات مجموعات بيانات ضخمة تتجاوز الشبكات التقليدية 100G، مما يخلق اختناقات في التحليل.
• تأثير زمن انتقال MPI المرتفع على أداء المحاكاة: تعاني تطبيقات واجهة تمرير الرسائل (MPI) للكيمياء والفيزياء الحسابية من زمن انتقال الشبكة، مما يزيد بشكل كبير من الوقت اللازم للحل للمحاكاة المعقدة.
• نفقات وحدة المعالجة المركزية من معالجة بروتوكول الشبكة: يمكن أن تستهلك ما يصل إلى 30٪ من دورات وحدة المعالجة المركزية القيمة عن طريق معالجة مكدس الشبكة، مما يحرم الباحثين من موارد الحوسبة لعملهم العلمي الفعلي.
• تحديات تعدد المستأجرين والأمان: يتطلب دعم مجموعات بحثية متنوعة على البنية التحتية المشتركة عزلاً وأمانًا قويين دون المساس بالأداء.

يمثل Mellanox ConnectX-7 حلاً شاملاً لهذه التحديات من خلال بنيته المتقدمة وقدراته:

بفضل دعم 400GbE وNDR 400G InfiniBand، يوفر ConnectX-7 النطاق الترددي اللازم لتطبيقات البحث الأكثر كثافة للبيانات مع الحفاظ على زمن انتقال أقل من 600 نانوثانية، مما يضمن أن اتصالات الشبكة لا تصبح أبدًا العامل المحدد في سير عمل الحوسبة.

يتميز المحول بقدرات RDMA المحسنة التي تعمل على تحسين عمليات تجميع MPI، مما يقلل بشكل كبير من النفقات العامة للمزامنة في عمليات المحاكاة واسعة النطاق. ينتج عن هذا تحسين قابلية التوسع للتطبيقات التي تعمل عبر آلاف العقد.

عن طريق إيقاف تشغيل مكدس الشبكة بأكمله إلى نوى المعالجة المخصصة لـ NIC، فإن Mellanox ConnectX-7 يحرر وحدات المعالجة المركزية للخادم للحوسبة العلمية. يتضمن هذا الإيقاف الكامل لتشفير TLS/SSL، مما يضمن أمان البيانات دون المساس بالأداء.

تسمح آليات العزل المتطورة لمجموعات بحثية متعددة بمشاركة نفس البنية التحتية بشكل آمن مع الحفاظ على ضمانات الأداء وحماية البيانات، مما يزيد من استخدام الموارد والعائد على الاستثمار.

أفاد المستخدمون الأوائل لتقنية Mellanox ConnectX-7 في بيئات البحث الأكاديمي عن نتائج تحويلية عبر أبعاد متعددة:

يمثل Mellanox ConnectX-7 أكثر من مجرد مكون شبكة؛ إنها تقنية تمكين استراتيجية لـ البحث الأكاديمي الحديث. من خلال معالجة اختناقات الشبكة الحرجة، فإنه يسمح للمؤسسات البحثية بتعظيم استثماراتها في الحوسبة، وتسريع الوقت اللازم للاكتشاف، ومعالجة الأسئلة العلمية المعقدة بشكل متزايد. بالنسبة لمديري الحوسبة البحثية ورؤساء المعلومات، فإن اعتماد تقنية ConnectX-7 هو استثمار في كل من المكاسب الفورية في الأداء والقدرة البحثية على المدى الطويل.