Δικτυακό κόμβο κατάρτισης τεχνητής νοημοσύνης: λύσεις της Mellanox

Ανάλυση Βιομηχανίας: Καθώς τα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης αυξάνονται εκθετικά σε πολυπλοκότητα, η υποδομή δικτύου έχει αναδειχθεί ως το κρίσιμο σημείο συμφόρησης σε clusters εκπαίδευσης μεγάλης κλίμακας. Η σύγχρονη δικτύωσης AI απαιτεί πρωτοφανές εύρος ζώνης και λανθάνουσα κατάσταση επιπέδου μικροδευτερολέπτων για να διατηρηθούν χιλιάδες GPU συγχρονισμένες αποτελεσματικά. Αυτό το άρθρο εξετάζει πώς οι λύσεις InfiniBand και Ethernet της Mellanox παρέχουν την απαραίτητη τεχνολογία χαμηλής λανθάνουσας διασύνδεσης που απαιτείται για την εξάλειψη της επιβάρυνσης της επικοινωνίας και τη μεγιστοποίηση της παραγωγικότητας σε μαζικές αναπτύξεις cluster GPU.

Η στροφή προς μοντέλα τρισεκατομμυρίων παραμέτρων έχει μεταμορφώσει την εκπαίδευση AI από ένα πρόβλημα που εξαρτάται από τον υπολογισμό σε ένα πρόβλημα που εξαρτάται από την επικοινωνία. Σε περιβάλλοντα cluster GPU μεγάλης κλίμακας, ο χρόνος που δαπανάται στην επικοινωνία μεταξύ κόμβων κατά τη διάρκεια της κατανεμημένης εκπαίδευσης μπορεί να καταναλώσει πάνω από το 50% του συνολικού χρόνου κύκλου. Τα παραδοσιακά δίκτυα Ethernet εισάγουν σημαντική λανθάνουσα κατάσταση και συμφόρηση, προκαλώντας την αδράνεια των ακριβών GPU, ενώ περιμένουν ενημερώσεις κλίσης και συγχρονισμό παραμέτρων. Αυτή η επιβάρυνση της επικοινωνίας αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο εμπόδιο για την επίτευξη βέλτιστης απόδοσης κλιμάκωσης στην υποδομή δικτύωσης AI, επηρεάζοντας άμεσα τον χρόνο επίλυσης και το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας.

Η Mellanox αντιμετωπίζει αυτές τις προκλήσεις μέσω μιας ολιστικής προσέγγισης στην δικτύωσης AI, συνδυάζοντας καινοτομίες υλικού και λογισμικού ειδικά σχεδιασμένες για περιβάλλοντα υπολογιστών υψηλής απόδοσης. Η στοίβα λύσεων περιλαμβάνει προσαρμογείς InfiniBand, διακόπτες Spectrum Ethernet και προηγμένες τεχνολογίες δικτύωσης που καθορίζονται από λογισμικό, οι οποίες συνεργάζονται για την εξάλειψη των σημείων συμφόρησης.

• Τεχνολογία InfiniBand HDR: Παρέχει εύρος ζώνης 200 Gb/s ανά θύρα με λανθάνουσα κατάσταση διακόπτη μικρότερη από 600 νανοδευτερόλεπτα, παρέχοντας την απόλυτη χαμηλής λανθάνουσας διασύνδεσης για φόρτους εργασίας εκπαίδευσης που απαιτούν έντονο συγχρονισμό.
• Υπολογισμός SHARP In-Network: Επαναστατική τεχνολογία που αποφορτίζει τις συλλογικές λειτουργίες (All-Reduce, All-Gather) στους διακόπτες δικτύου, μειώνοντας τον χρόνο επικοινωνίας GPU έως και 50%.
• Προσαρμοστική Δρομολόγηση: Εξισορροπεί δυναμικά την κυκλοφορία σε πολλαπλές διαδρομές για την αποφυγή hotspots και συμφόρησης, διασφαλίζοντας σταθερή απόδοση κατά τις περιόδους αιχμής της επικοινωνίας.
• Τεχνολογία GPUDirect: Επιτρέπει την άμεση πρόσβαση στη μνήμη μεταξύ GPU σε διαφορετικούς διακομιστές, παρακάμπτοντας τη συμμετοχή της CPU και μειώνοντας τη λανθάνουσα κατάσταση της επικοινωνίας.

Η εφαρμογή της βελτιστοποιημένης υποδομής δικτύωσης AI της Mellanox προσφέρει μετρήσιμα κέρδη απόδοσης σε διάφορα μεγέθη cluster και αρχιτεκτονικές μοντέλων.

Αυτές οι βελτιώσεις μεταφράζονται άμεσα σε επιχειρηματική αξία: ταχύτερη επανάληψη μοντέλων, μειωμένο κόστος υποδομής και η δυνατότητα αντιμετώπισης πιο σύνθετων προβλημάτων εντός των ίδιων χρονικών περιορισμών.

Ένας κορυφαίος οργανισμός έρευνας AI εφάρμοσε τη λύση HDR InfiniBand της Mellanox για την εκπαίδευση cluster 2048 GPU μαζικών γλωσσικών μοντέλων. Η χαμηλής λανθάνουσας διασύνδεσης τους επέτρεψε να επιτύχουν 93% απόδοση κλιμάκωσης, μειώνοντας τον χρόνο εκπαίδευσης για ένα μοντέλο 175 δισεκατομμυρίων παραμέτρων από 42 ημέρες σε μόλις 19 ημέρες. Οι προηγμένοι μηχανισμοί ελέγχου συμφόρησης της λύσης εξάλειψαν την απώλεια πακέτων κατά τις φάσεις επικοινωνίας all-to-all, διατηρώντας σταθερή απόδοση καθ' όλη τη διάρκεια της εκτεταμένης διαδικασίας εκπαίδευσης.

Καθώς τα μοντέλα AI συνεχίζουν να αυξάνονται σε μέγεθος και πολυπλοκότητα, οι απαιτήσεις στην υποδομή δικτύωσης AI θα ενταθούν μόνο. Ο οδικός χάρτης της Mellanox περιλαμβάνει τεχνολογίες 400G NDR InfiniBand και 800G Ethernet, διασφαλίζοντας ότι το εύρος ζώνης δικτύου θα συνεχίσει να ξεπερνά τις υπολογιστικές απαιτήσεις. Η δέσμευση της εταιρείας στην καινοτομία χαμηλής λανθάνουσας διασύνδεσης παρέχει μια σαφή πορεία για τις οργανώσεις να κλιμακώσουν τις αναπτύξεις cluster GPU τους χωρίς να συναντήσουν περιορισμούς δικτύου.

Στον αγώνα για την ανάπτυξη προηγμένων δυνατοτήτων AI, η απόδοση του δικτύου έχει γίνει ένας κρίσιμος παράγοντας διαφοροποίησης. Οι ολοκληρωμένες λύσεις δικτύωσης AI της Mellanox μετατρέπουν το δίκτυο από σημείο συμφόρησης σε στρατηγικό πλεονέκτημα, επιτρέποντας στις οργανώσεις να μεγιστοποιήσουν την απόδοση των επενδύσεών τους σε GPU και να επιταχύνουν την καινοτομία. Για κάθε επιχείρηση που ασχολείται σοβαρά με την AI, η επένδυση σε βελτιστοποιημένη υποδομή δικτύου δεν είναι πλέον προαιρετική—είναι απαραίτητη για το ανταγωνιστικό πλεονέκτημα.