محول خادم NVIDIA Mellanox MCX4121A-ACAT قيد التنفيذ | خادم نقل وخادم RDMA/RoCE منخفض زمن الاستجابة

مع توسع نطاق التخزين الموزع ومجموعات HPC وخطوط تدريب الذكاء الاصطناعي بشكل سريع، أصبحت حزمة TCP/IP التقليدية بمثابة عنق الزجاجة للاتصالات الداخلية لمركز البيانات. يعيق الحمل الزائد لوحدة المعالجة المركزية (CPU) ووقت الاستجابة على مستوى الميكروثانية أداء التطبيق. بالنسبة للمهندسين المعماريين ومديري تكنولوجيا المعلومات الذين يبحثون عن مسار ترقية عملي، فإنMCX4121A-أكاتلقد حقق حل RDMA/RoCE القائم على نتائج مثبتة عبر عمليات النشر في العالم الحقيقي.

الخلفية والتحدي: فجوة الأداء من 10 جيجابت إلى 25 جيجابت

في مشروع حديث لتحديث مركز البيانات لدى مزود خدمة سحابية متوسط ​​الحجم، كشفت شبكة التخزين القائمة القائمة على بروتوكول TCP/IP بسرعة 10 جيجابت عن نقطتين صعبتين. أولاً، عانت النسخ الاحتياطي لقاعدة البيانات وحركة مرور NVMe عبر الأقمشة من زمن استجابة مكدس TCP يتجاوز 50 ميكروثانية، مما يؤثر بشكل مباشر على أوقات استجابة المعاملات. ثانيًا، كانت نوى وحدة المعالجة المركزية مكتظة، حيث تم استهلاك ما يقرب من 30% من طاقة المعالجة بسبب انقطاعات الشبكة وعمليات نسخ البيانات، مما يترك موارد غير كافية لتطبيقات الأعمال. احتاج الفريق إلى حل يمكنه توفير عرض نطاق ترددي بسرعة 25 جيجابت وتمكين تجاوز kernel من خلال الوصول المباشر إلى الذاكرة عن بُعد.

الحل: نشر NVIDIA Mellanox MCX4121A-ACAT مع RoCE

وبعد التقييم الدقيق، اختار العميلنفيديا ميلانوكس MCX4121A-ACATمحول الخادم باعتباره مكون الترقية الأساسي. تم تصميم هذا المحول SFP28 ثنائي المنفذ استنادًا إلى بنية ConnectX-4 Lx، وهو يوفر معدل خط يبلغ 25 جيجابت لكل منفذ ويدمج بشكل أصلي محركات تفريغ أجهزة RoCE (RDMA عبر Ethernet المتقاربة). قام المهندسون بتركيببطاقة محول إيثرنت MCX4121A-ACATفي فتحات PCIe 3.0 x8 القياسية لخادم x86، المقترنة بمحولات 25 جيجابت عبر شبكة إيثرنت قادرة على PFC/ECN لإنشاء نسيج إيثرنت بدون فقدان.

ومن ناحية البرنامج، قام الفريق بتمكين وضع RoCE v2 باستخدام برنامج تشغيل Mellanox OFED وتثبيت أحمال عمل التخزين الهامة (بوابات Ceph OSD وNVMe-oF) على واجهات RDMA. والجدير بالذكر أنMCX4121A-ACAT ConnectX-4 Lx ثنائي المنفذ 25 جيجابت SFP28يعمل المحول بسلاسة مع بصريات SFP28 وكابلات DAC الحالية، مما يقلل تكاليف إعادة الأسلاك. للحصول على المواصفات الحرارية والطاقة التفصيلية،ورقة بيانات MCX4121A-ACATيوفر المبادئ التوجيهية الهندسية كاملة.

النتائج والفوائد: زمن وصول أقل بمقدار 5 مرات، وإنتاجية أعلى بمقدار 1.7 مرة

وبعد أسبوعين من التحقق من صحة الإصدار الرمادي، قام فريق المشروع بقياس التحسينات الهائلة. بالمقارنة مع خط الأساس القديم لـ TCP/IP، انخفض متوسط ​​زمن انتقال كتلة النقل عبر العقد من 52 ميكرو ثانية إلى 9 ميكرو ثانية فقط - وهو انخفاض يزيد عن 80%. فيما يتعلق بمعدل نقل الخادم، فإنمواصفات MCX4121A-ACATأداء المنفذ المزدوج بمعدل الخط، والذي تم التحقق من صحته بالكامل: حققت عقدة واحدة تتعامل مع حركة مرور iSCSI وNVMe-oF المتزامنة معدل إنتاجية إجمالي يبلغ 46.8 جيجابت/ثانية، مما يقترب من الحد الأقصى النظري. والأهم من ذلك، مع تمكين RDMA للوصول المباشر إلى الذاكرة، انخفض استخدام وحدة المعالجة المركزية لمعالجة الشبكة من 32% إلى 6%. تمت إعادة توجيه دورات وحدة المعالجة المركزية المحررة إلى أحمال عمل التطبيقات، مما أدى إلى تحسين أداء التطبيق الإجمالي بمقدار 1.7 مرة.

واكتشفت فرق العمليات أيضًا أن إمكانات المحاكاة الافتراضية SR-IOV الخاصة بالمحول تفوقت في بيئات الحاويات واسعة النطاق. مرتكز علىمتوافق مع MCX4121A-ACATنتائج التحقق من الصحة، يعمل المحول بشكل لا تشوبه شائبة مع توزيعات Linux الرئيسية، وVMware ESXi، ومكونات Kubernetes Multus-CNI الإضافية. لقد قام العميل الآن بتوحيدحل بطاقة محول Ethernet MCX4121A-ACATكمكون أساسي لمواصفات البنية التحتية شديدة التقارب من الجيل التالي.

مرجع التكلفة والمشتريات

بالنسبة للفرق التي تهتم بالميزانية، فإنسعر MCX4121A-ACATتصبح ذات قدرة تنافسية عالية من حيث الحجم. تظهر قوائم القنوات الحاليةMCX4121A-ACAT للبيعبسعر يتراوح بين 460 إلى 520 دولارًا أمريكيًا تقريبًا لكل وحدة (اعتمادًا على تضمين شريحة الارتفاع الكامل)، وهو ما يمثل توفيرًا بنسبة 40%+ في التكلفة الإجمالية للملكية مقارنةً بقنوات HBA المكافئة للقنوات الليفية أو حلول InfiniBand. تتوفر عروض الأسعار الدقيقة من خلال موزعي NVIDIA المعتمدين.

الملخص والتوقعات: من تسريع التخزين إلى التغطية الكاملة لمركز البيانات

توضح دراسة الحالة هذه أنMCX4121A-أكاتيوفر حل RDMA/RoCE القائم على خصائص زمن الوصول شبه اللانهائي دون مغادرة نظام Ethernet البيئي، مع تعزيز كفاءة إنتاجية الخادم بشكل كبير. وبالنظر إلى المستقبل، يخطط مزود الخدمة لنشرنفيديا ميلانوكس MCX4121A-ACATعبر قواعد بيانات SQL الموزعة وخطوط أنابيب استخلاص ميزات الذكاء الاصطناعي في الوقت الفعلي، مما يؤدي إلى إطلاق العنان لإمكانات 25 جيجابت إيثرنت. بالنسبة لمهندسي الشبكات والمهندسين المعماريين الذين يخططون لترقية مركز البيانات، يوفر هذا المحول مزيجًا عمليًا من الأداء والتوافق وقابلية التوسع.