Δίκτυο Υπολογιστών Υψηλών Επιδόσεων: Το InfiniBand οδηγεί σε ανακαλύψεις στην απόδοση των υπερυπολογιστών

Η αδιάκοπη επιδίωξη της επιστημονικής ανακάλυψης και της καινοτομίας οδηγεί σε πρωτοφανείς απαιτήσεις για υπολογιστική ισχύ.Υψηλής Κρισιμότηταςκαι τα φορτία εργασίας της τεχνητής νοημοσύνης απαιτούν όχι μόνο ταχύτερους επεξεργαστές, αλλά ένα εκθετικά πιο ισχυρό και έξυπνο ιστό διασύνδεσης.Το δίκτυο έχει γίνει το κρίσιμο κριτήριο της συνολικής απόδοσης των εφαρμογών και της κλιμακωτότηταςδικτύωση υπερυπολογιστώνΑυτό το άρθρο εξετάζει πώςMellanox InfiniBandΗ τεχνολογία αυτή παρέχει τη βασική αρχιτεκτονική δικτύου που επιτρέπει στους ισχυρότερους υπερυπολογιστές του κόσμου να επιτύχουν προηγουμένως αδιανόητα επίπεδα απόδοσης.

High-Performance Computing has evolved from isolated scientific simulations to an essential tool driving advancements across industries—from pharmaceutical drug discovery and genomic sequencing to climate modeling and autonomous vehicle developmentΗ άνοδος της τεχνητής νοημοσύνης και της μηχανικής μάθησης έχει εντείνει περαιτέρω αυτή τη ζήτηση, δημιουργώντας φορτία εργασίας που είναι απίστευτα εντατικά σε δεδομένα και επικοινωνίες.Αυτή η αλλαγή παραδείγματος έχει εκθέσει τους περιορισμούς των παραδοσιακών δικτύων που βασίζονται στο EthernetΗ βιομηχανία έχει φτάσει σε ένα σημείο καμπής όπου μια εξειδικευμένη,Η υψηλής απόδοσης διασύνδεση δεν είναι πλέον πολυτέλεια, αλλά αναγκαιότητα.

Η κατασκευή και η λειτουργία ενός υπερ-υπολογιστή υψηλής τεχνολογίας παρουσιάζουν τεράστιες προκλήσεις δικτύωσης που επηρεάζουν άμεσα τα αποτελέσματα της έρευνας και την απόδοση των επενδύσεων.

• Ευαισθησία καθυστέρησης:Πολλές στενά συνδεδεμένες επιστημονικές εφαρμογές περιλαμβάνουν εκατομμύρια ταυτόχρονων μηνυμάτων μεταξύ των κόμβων.
• Πείνα για εύρος ζώνης:Το μέγεθος των συνόλων δεδομένων αυξάνεται γρηγορότερα από την ταχύτητα υπολογισμού, δημιουργώντας μια κρίση Ε/Ε όπου η μετακίνηση δεδομένων μεταξύ αποθήκευσης, μνήμης και επεξεργαστών γίνεται το κύριο εμπόδιο.
• Περιορισμοί κλιμακωτότητας:Τα παραδοσιακά δίκτυα βιώνουν υποβάθμιση της απόδοσης καθώς το μέγεθος των ομάδων αυξάνεται, εμποδίζοντας τους ερευνητές να λύσουν μεγαλύτερα, πιο περίπλοκα προβλήματα.
• Λειτουργική πολυπλοκότητα:Η διαχείριση χιλιάδων κόμβων δικτύου με παραδοσιακά εργαλεία είναι αναποτελεσματική και επιρρεπής σε σφάλματα, αυξάνοντας το λειτουργικό κόστος και μειώνοντας τη διαθεσιμότητα του συστήματος.

Οι προκλήσεις αυτές απαιτούν μια ολοκληρωμένη λύση δικτύωσης σχεδιασμένη ειδικά για τις ακραίες απαιτήσεις τωνΥψηλής Κρισιμότηταςπεριβάλλοντα.

Mellanox InfiniBandαντιπροσωπεύει μια ολοκληρωμένη λύση δικτύωσης από άκρο σε άκρο σχεδιασμένη από το μηδέν για περιβάλλοντα υψηλών επιδόσεων.Περνά από το να είναι απλά μια τεχνολογία διασύνδεσης για να γίνει ένα πλήρες υπολογιστικό υλικό που συνδέει έξυπνα υπολογιστές, αποθήκευσης και πόρων επιταχυντή.

• Υπολογιστές σε δίκτυο:Η επαναστατική τεχνολογία SHARP (Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol) εκφορτώνει συλλογικές λειτουργίες (όπως μειώσεις MPI) από την CPU στο δίκτυο διακόπτη,να επιταχύνει δραματικά τις επιδόσεις της διεπαφής μετάδοσης μηνυμάτων (MPI) και να μειώσει τον χρόνο εκτέλεσης των εφαρμογών.
• Προσαρμοστική δρομολόγηση:Δυναμικά κατευθύνει την κυκλοφορία γύρω από συμφόρητες διαδρομές, εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη αξιοποίηση ολόκληρου του ιστού και τη διατήρηση της απόδοσης ακόμη και κατά τη διάρκεια στρες δικτύου.
• Απομακρυσμένη άμεση πρόσβαση στη μνήμη (RDMA):Επιτρέπει την άμεση μεταφορά δεδομένων από μνήμη σε μνήμη μεταξύ διακομιστών με μηδενικό CPU overhead, μειώνοντας δραστικά την καθυστέρηση και απελευθερώνοντας τους επεξεργαστές υποδοχής για υπολογισμό.
• Τεχνολογία πολλαπλών ξενιστών:Επιτρέπει σε πολλαπλούς κόμβους υπολογισμού (π.χ. διακομιστές GPU) να συνδέονται μέσω ενός ενιαίου προσαρμογέα, αυξάνοντας την πυκνότητα και μειώνοντας το συνολικό κόστος και την πολυπλοκότητα της υποδομής.

Η αρχιτεκτονική αυτή παρέχει μια βάση για το μέλλονδικτύωση υπερυπολογιστώνπου κλιμακώνεται αποτελεσματικά σε δεκάδες χιλιάδες κόμβους.

Η υπεροχή τηςMellanox InfiniBandΗ τεχνολογία αυτή έχει αποδειχθεί σε περισσότερους από τους μισούς από τους κορυφαίους 500 υπερυπολογιστές.συμπεριλαμβανομένων πολλών από τα πιο αποτελεσματικά συστήματα στον κατάλογο.

Οι εν λόγω μετρήσεις επιδόσεων μεταφράζονται άμεσα σε ταχύτερες επιστημονικές ανακαλύψεις, μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και υψηλότερη απόδοση των επενδύσεων γιαΥψηλής Κρισιμότηταςεγκαταστάσεις.

Η πολυπλοκότητα των σύγχρονων υπολογιστικών προβλημάτων απαιτεί μια λύση δικτύωσης που εξαλείφει τα στενά σημεία αντί να τα δημιουργεί.Mellanox InfiniBandέχει καθιερωθεί ως το de facto πρότυπο για υπολογιστές υψηλής απόδοσης παρέχοντας απαράμιλλο εύρος ζώνης, εξαιρετικά χαμηλή καθυστέρηση και επαναστατικές δυνατότητες υπολογιστών στο δίκτυο.Αντιπροσωπεύει όχι μόνο μια σταδιακή βελτίωση, αλλά ένα θεμελιώδες αρχιτεκτονικό πλεονέκτημα που επιτρέπει στους ερευνητές να αντιμετωπίσουν προβλήματα που προηγουμένως θεωρούνταν αδιάλυτα.

Καθώς εισερχόμαστε στην εποχή των υπολογιστών εξά-κλίμακας, η επιλογή του υλικού διασύνδεσης θα διαχωρίζει όλο και περισσότερο τα κορυφαία ερευνητικά ιδρύματα από τα υπόλοιπα.Η τεχνολογία InfiniBand αποτελεί το λογικό θεμέλιο για την υποδομή υπερυπολογιστών επόμενης γενιάς σε όλα τα ακαδημαϊκά ιδρύματα., κυβερνητικών και εμπορικών τομέων.