Solutions d'adaptateur réseau NVIDIA : Cadre architectural pour l'optimisation de la transmission à faible latence RDMA/RoCE

La solution d'adaptateur réseau NVIDIA emploie une architecture multicouche conçue pour optimiser la transmission des données du matériel au niveau de l'application. Cette approche intégrée assure un fonctionnement transparent dans divers environnements d'infrastructure tout en maintenant la latence la plus faible possible et le débit le plus élevé.

Les adaptateurs réseau NVIDIA ConnectX constituent l'épine dorsale matérielle de la solution, avec :

• Options de connectivité double port 100/200/400 GbE
• Moteurs RDMA matériels prenant en charge RoCE et InfiniBand
• Pipelines de traitement de paquets avancés avec routage de flux intelligent
• Interfaces hôtes PCIe 4.0/5.0 pour une bande passante maximale

La mise en œuvre de l'accès direct à la mémoire à distance (RDMA) élimine les goulots d'étranglement réseau traditionnels grâce à :

• Transferts de données sans copie contournant les noyaux du système d'exploitation
• Placement direct des données dans les espaces mémoire des applications
• Déchargement de la couche de transport vers le matériel de l'adaptateur réseau
• Mécanismes de contournement du processeur qui libèrent des ressources hôtes pour les charges de travail des applications

RDMA sur Ethernet convergé (RoCE) permet des opérations RDMA hautes performances sur une infrastructure Ethernet standard avec des optimisations spécifiques :

• Prise en charge de RoCE v2 pour le routage sur les réseaux de couche 3
• Notification explicite de congestion (ECN) pour le contrôle de flux
• Contrôle de flux basé sur la priorité (PFC) pour Ethernet sans perte
• Algorithmes améliorés de contrôle de congestion pour des performances stables

Pour les charges de travail d'intelligence artificielle, la solution met en œuvre une architecture spécialisée :

• GPU-direct RDMA pour le transfert direct de données entre la mémoire réseau et la mémoire GPU
• Intégration NCCL (NVIDIA Collective Communications Library) pour des opérations collectives optimisées
• Configurations d'adaptateurs multi-hôtes prenant en charge l'entraînement de modèles à grande échelle
• Gestion automatisée de la structure pour des opérations de cluster simplifiées

La solution s'étend aux charges de travail de stockage grâce aux implémentations NVMe-over-Fabrics :

• Prise en charge de la cible NVMe-of-TCP et NVMe-of-RDMA
• Déchargement du traitement du protocole de stockage vers le matériel de l'adaptateur
• Application de la qualité de service de bout en bout
• Fonctionnalités de sécurité intégrées, y compris le déchargement du chiffrement

La solution intègre des capacités complètes de réglage des performances :

• Algorithmes de routage adaptatifs pour une sélection de chemin optimale
• Modération dynamique des interruptions basée sur les modèles de charge de travail
• Stratégies de qualité de service (QoS) pour la priorisation du trafic
• Surveillance et télémétrie complètes pour l'analyse des performances

Le déploiement réussi suit une approche structurée :

• Phase d'évaluation : Évaluation de l'infrastructure et analyse des exigences
• Phase de conception : Planification de l'architecture réseau et spécification de la configuration
• Phase de déploiement : Installation du matériel et configuration du logiciel
• Phase d'optimisation : Réglage des performances et tests de validation

Les organisations mettant en œuvre la solution d'adaptateur réseau NVIDIA obtiennent généralement :

• Réduction de 85 à 95 % de la latence réseau pour les applications distribuées
• Diminution de 60 à 80 % de l'utilisation du processeur pour le traitement réseau
• Amélioration de 3 à 5 fois du débit des applications pour les charges de travail gourmandes en données
• Réduction significative du coût total de possession grâce à la consolidation de l'infrastructure

La solution d'adaptateur réseau NVIDIA avec optimisation RDMA et RoCE représente un cadre architectural complet pour transformer les performances de la mise en réseau des centres de données. En combinant des capacités matérielles avancées avec une intégration logicielle sophistiquée, les organisations peuvent atteindre des niveaux d'efficacité et de performance sans précédent pour leurs charges de travail les plus exigeantes. À mesure que les applications gourmandes en données continuent d'évoluer, cette solution fournit l'infrastructure fondamentale nécessaire pour prendre en charge les exigences informatiques de nouvelle génération tout en maintenant la protection des investissements grâce à une mise en œuvre basée sur les normes.