Comparaison des réseaux HPC: InfiniBand contre Ethernet

[VILLE, DATE] — La demande incessante de traitements plus rapides et de jeux de données plus volumineux dans la recherche scientifique, l'entraînement de l'IA et les simulations complexes a mis les réseaux HPC sous les projecteurs. Le choix de la technologie d'interconnexion n'est plus un détail de fond, mais un déterminant principal de la performance et de l'efficacité globales du système. Le débat de longue date entre InfiniBand vs Ethernet continue d'évoluer, avec Mellanox de NVIDIA (maintenant partie de NVIDIA Networking) à la pointe de l'innovation sur les deux fronts. Cette analyse détaille les principaux facteurs de différenciation qui façonnent l'avenir de l'infrastructure de supercalcul.

Au cœur du débat sur les réseaux HPC se trouve la performance brute. InfiniBand a toujours mené en termes de performance applicative, résultat de sa philosophie de conception qui privilégie une faible latence et un débit élevé pour les calculs parallèles étroitement couplés.

• Latence : L'architecture de commutation cut-through d'InfiniBand offre une latence de bout en bout souvent inférieure à 1 microseconde, ce qui est crucial pour le trafic MPI en calcul scientifique. Ethernet, bien qu'il s'améliore avec RDMA (RoCEv2), présente généralement une latence légèrement supérieure en raison de la commutation store-and-forward et de la surcharge de la pile TCP/IP.
• Débit : Les deux technologies offrent aujourd'hui des solutions à 400 Gbit/s, avec 800 Gbit/s et plus sur la feuille de route. Cependant, les mécanismes natifs RDMA et de contrôle de congestion d'InfiniBand offrent souvent une bande passante plus constante et prévisible pour les charges de travail HPC exigeantes.

La différence fondamentale réside dans leur architecture. InfiniBand est une pile intégrée où la carte réseau, les commutateurs et les logiciels sont conçus et optimisés ensemble. Ethernet, en revanche, est une norme ouverte avec une interopérabilité multi-fournisseurs, offrant plus de choix mais potentiellement moins d'optimisation.

L'explosion de l'IA est devenue un champ de bataille clé. Les solutions InfiniBand Mellanox de NVIDIA, de bout en bout, étroitement couplées à leurs plateformes de calcul GPU, sont la norme de facto dans les clusters de recherche en IA de premier plan. Des fonctionnalités telles que NVIDIA SHARP™ (calcul en réseau) accélèrent considérablement les opérations collectives en déchargeant les opérations de réduction vers le commutateur, réduisant ainsi les temps d'entraînement pour les grands modèles. Bien qu'Ethernet fasse de fortes percées avec RoCE, la marge de performance d'InfiniBand et sa pile optimisée pour la communication directe GPU en font souvent le choix préféré pour les charges de travail d'IA les plus exigeantes.

Le choix entre InfiniBand et Ethernet ne consiste pas à déclarer l'un universellement meilleur, mais à aligner la technologie sur les exigences spécifiques de la charge de travail et les préférences opérationnelles.

• Choisissez InfiniBand pour : Des performances applicatives maximales, la latence la plus faible, les plus grands travaux d'entraînement en IA et les environnements recherchant une solution de structure clé en main entièrement optimisée.
• Choisissez Ethernet pour : Les environnements hyper-convergés, le HPC natif du cloud, les clusters nécessitant une intégration approfondie avec les réseaux d'entreprise existants et les budgets sensibles au coût potentiellement plus élevé de la technologie spécialisée.

L'avenir des réseaux HPC n'est pas un scénario où un seul gagne. Au lieu de cela, nous voyons un paysage de coexistence. InfiniBand continuera probablement à dominer le sommet du supercalcul et de la recherche en IA critiques pour la performance. Ethernet, grâce à sa nature omniprésente et à son adoption technologique rapide (comme les efforts de l'Ultra Ethernet Consortium), continuera de capter une part importante du marché, en particulier dans les déploiements HPC à l'échelle et commerciaux. L'innovation de NVIDIA Mellanox dans les deux camps garantit que les utilisateurs disposent d'options puissantes et basées sur les données pour leur décision spécifique InfiniBand vs Ethernet.

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