Nvidia, en collaboration avec DDN, Vast Data et Weka, a validé l’utilisation du mode d’accélération Spectrum-X pour connecter des baies de stockage à des serveurs de calcul équipés de ses GPU. Initialement destiné à l’interconnexion des GPU Nvidia, ce mode est désormais étendu aux infrastructures de stockage, offrant des performances réseau accrues et une optimisation du trafic.
Validation de Spectrum-X par Nvidia
Collaboration avec DDN, Vast Data et Weka
Nvidia a travaillé en étroite collaboration avec DDN, Vast Data et Weka pour valider l’utilisation de Spectrum-X dans les baies de stockage. Ces partenaires ont testé et confirmé l’efficacité de ce mode d’accélération dans leurs environnements spécifiques, démontrant des gains significatifs en termes de performance. Cette validation s’inscrit dans la volonté de Nvidia de repousser les limites des performances réseau de ses infrastructures, en permettant des transferts de données plus rapides et plus efficaces entre les serveurs de calcul et les baies de stockage.
En conjuguant leurs expertises, DDN, Vast Data et Weka ont exploré différentes configurations système pour maximiser les avantages de Spectrum-X. Les tests effectués ont montré une amélioration tangible des temps de réponse, une réduction notable des congestions réseau et une augmentation de la fiabilité des transferts de données. Chaque partenaire a apporté une perspective unique à l’intégration de Spectrum-X, confirmant que cette technologie peut s’adapter à divers cas d’utilisation spécifiques et complexes.
Optimisation du protocole RoCE v2
Spectrum-X repose sur le protocole RoCE v2 (RDMA-over-Converged-Ethernet), auquel Nvidia a ajouté deux extensions propriétaires : Adaptive Routing (AR) et Congestion Control. Ces extensions permettent d’équilibrer le trafic en temps réel et de contrôler la congestion, améliorant ainsi la fluidité et la rapidité des transferts de données. L’ajout de ces fonctionnalités avancées à RoCE v2 place Spectrum-X en position de leader pour les applications nécessitant des performances réseau élevées et une faible latence, telles que les calculs scientifiques et les simulations complexes.
L’extension Adaptive Routing est cruciale pour la gestion dynamique du trafic, car elle permet de diriger les paquets de données en fonction de la surcharge actuelle des chemins réseau disponibles. Pendant ce temps, Congestion Control utilise des informations en temps réel pour ajuster les taux de transmission des paquets, empêchant ainsi les goulets d’étranglement qui pourraient ralentir l’ensemble du système. Ces avancées ont été saluées par les utilisateurs finaux, qui ont observé des améliorations substantielles en termes de performances et de stabilité.
Des Performances Réseau Accrues
Adaptive Routing (AR)
L’extension Adaptive Routing (AR) de Spectrum-X répartit les flux de trafic de manière équilibrée, réduisant les ralentissements et gérant les paquets dans le bon ordre grâce à la carte de destination BlueField. Cette optimisation permet d’éviter les congestions et d’assurer une transmission efficace des données, ce qui est particulièrement critique dans des environnements où la charge de données est imprévisible et peut fluctuer rapidement. En réduisant les risques de congestion, AR garantit une utilisation optimale des ressources réseau et une amélioration continue des performances du système.
L’une des principales forces de l’AR est sa capacité à s’adapter instantanément aux conditions changeantes du réseau, en redistribuant le trafic vers des chemins moins encombrés. Cette flexibilité assure non seulement une performance réseau améliorée, mais aussi une meilleure résilience face aux pannes ou aux interruptions temporaires de service. Les tests effectués par les partenaires de Nvidia ont montré que l’AR est capable de maintenir une haute qualité de service (QoS), même sous une charge de données intense, démontrant ainsi son efficacité dans des scénarios de calcul intensif.
Congestion Control
Congestion control is a fundamental concept in networking, aimed at regulating network traffic to avoid congestion collapse, ensuring efficient and reliable communication. It employs various algorithms and techniques to manage the data flow and maintain network performance.
L’extension Congestion Control utilise la télémétrie des paquets pour ajuster le débit des expéditeurs en cas de surcharge. En contrôlant le rythme d’injection des données, cette extension empêche les goulets d’étranglement et maintient une performance réseau optimale, même en cas de forte demande. Cette technologie joue un rôle clé dans la gestion proactive de la capacité réseau, assurant que les interruptions de service dues à la congestion sont minimisées, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant une disponibilité continue et une latence réduite.
Le système de télémétrie intégré permet une surveillance constante et détaillée des flux de données, permettant à Congestion Control de réagir instantanément aux variations de trafic. En ajustant dynamiquement les taux de transfert, cette fonctionnalité aide à maintenir l’intégrité et la fluidité des communications réseau, même lorsque la demande dépasse les capacités prévues. Les résultats des tests montrent que cette extension améliore non seulement la vitesse des transferts de données, mais augmente également l’efficacité globale du système, rendant les infrastructures plus robustes et réactives.
Autres Tentatives d’Accélération des Réseaux Ethernet
Initiatives Concurrentes
Nvidia n’est pas le seul acteur à chercher à améliorer les performances du réseau Ethernet. Par exemple, Pure Storage développe l’Ultra Ethernet, une solution qui ne devrait pas être propriétaire. Ces initiatives montrent l’importance croissante de l’optimisation des réseaux pour les infrastructures de calcul et de stockage. Les innovations issues de ces efforts concurrentiels contribuent collectivement à l’évolution des technologies réseau, offrant aux entreprises des options diversifiées pour l’amélioration de leurs infrastructures.
L’émergence de ces solutions alternatives traduit un consensus au sein de l’industrie sur la nécessité de moderniser et d’améliorer les performances du réseau Ethernet. Alors que chaque entreprise propose des approches légèrement différentes, le but ultime reste le même : fournir une infrastructure réseau capable de répondre aux exigences croissantes des applications modernes de calcul intensif et de traitement massif des données. Les expériences partagées par ces initiatives concurrentielles encouragent une innovation continue dans le domaine.
Succession d’Optimisations
En plus de RoCE v2, les switches et les cartes réseau de Nvidia exploitent GPUdirect, un protocole qui lit et écrit directement dans la mémoire des GPU, minimisant ainsi la latence. Cette succession d’optimisations permet d’améliorer encore davantage les performances des infrastructures de calcul intensif. En utilisant des technologies avancées pour réduire les goulots d’étranglement et maximiser l’utilisation des ressources disponibles, Nvidia construit une base solide pour des applications de plus en plus complexes et exigeantes.
GPUDirect a considérablement réduit la latence en permettant des communications directes entre les GPU et les dispositifs de stockage ou d’autres GPU. Cette approche optimise les flux de données et améliore la vitesse des traitements parallèles, ce qui est particulièrement bénéfique dans des environnements tels que les centres de données et les installations de calcul haute performance (HPC). Les gains en termes d’efficacité et de performance ont été largement documentés, démontrant l’impact substantiel de cette technologie sur les capacités de traitement des infrastructures modernes.
GPUdirect Storage
Protocole d’Accès aux Fichiers cuFile
GPUdirect Storage encapsule un protocole d’accès aux fichiers, cuFile, similaire à Posix. Ce protocole permet à un GPU d’envoyer directement des requêtes de lecture/écriture aux baies de disques distantes, réduisant ainsi la latence et améliorant l’efficacité des transferts de données. En offrant un chemin direct pour les opérations de lecture et d’écriture, cuFile minimise le besoin de redirections inutiles et permet un accès plus rapide aux données critiques, ce qui est crucial pour les applications nécessitant des interactions rapides avec le stockage.
La capacité de cuFile à traiter les commandes directement depuis le GPU permet une intégration plus fluide et plus rapide des opérations de stockage dans des flux de travail intensifs. En réduisant les délais et en augmentant le débit de données, cette technologie contribue à des améliorations significatives de la performance globale des systèmes de calcul intensif. L’adoption de cuFile par de nombreuses infrastructures de stockage de pointe illustre son efficacité et son rôle crucial dans l’optimisation des opérations de données.
Avantages pour les Infrastructures de Stockage
L’utilisation de GPUdirect Storage dans les infrastructures de stockage permet d’optimiser les performances des systèmes de calcul intensif. En réduisant la latence et en améliorant la rapidité des transferts de données, cette technologie contribue à des gains significatifs en termes de performance globale. Les avantages sont particulièrement évidents dans les environnements qui nécessitent de traiter et d’analyser de grandes quantités de données en temps réel, tels que les simulations scientifiques, l’intelligence artificielle et les analyses de données massives.
Les infrastructures de stockage intégrant GPUdirect Storage peuvent profiter d’une performance améliorée sans les coûts et les complexités associés aux solutions traditionnelles. En réduisant le nombre d’intermédiaires nécessaires pour les transferts de données, cette technologie permet d’optimiser l’ensemble du flux de travail, menant à une utilisation plus efficace des ressources et à une réduction des coûts opérationnels. Ces avantages jouent un rôle clé dans l’adoption croissante de technologies avancées de réseau et de stockage.
Physique des Cartes BlueField-3 et Switches
Caractéristiques des cartes BlueField-3
Les cartes BlueField-3 de Nvidia disposent de processeurs ARM Cortex-A78, de mémoire RAM variée et d’options de SSD. Conçues pour maximiser les performances, elles sont montées sur un bus PCIe 5.0, offrant une infrastructure réseau optimisée pour les applications de calcul intensif. Cette combinaison matérielle permet une gestion efficace des tâches de calcul et de réseau, offrant des solutions robustes pour les opérations en temps réel et les exigences fluctuantes de traitement des données.
Les capacités avancées des cartes BlueField-3 permettent de gérer des charges de travail variées avec une efficacité accrue. Leurs processeurs ARM sont spécialement optimisés pour les environnements de calcul intensif, garantissant des temps de réponse rapides et une gestion optimale de la mémoire. Cette configuration assure également un meilleur rendement énergétique, un facteur crucial dans la gestion des centres de données modernes. Les utilisateurs bénéficient d’une performance fiable et d’une réduction des coûts associés à la consommation d’énergie.
Capacités des Switches Spectrum-X
Les switches de Nvidia, tels que les SN5600 et SN5400, sont détaillés avec leurs capacités de trafic et leurs spécificités techniques. Ces switches sont conçus pour offrir des performances réseau accrues, permettant une interconnexion efficace des GPU et des baies de stockage. La technologie avancée intégrée dans ces switches supporte des débits de données élevés et des temps de latence réduits, essentiels pour les applications exigeant une transmission rapide et fiable des données.
Les switches Spectrum-X sont optimisés pour des environnements de calcul intensif, supportant de larges volumes de données et des débits élevés sans compromettre la stabilité du réseau. Ils intègrent également des fonctionnalités de gestion intelligente du trafic, garantissant une performance constante même sous des charges de travail élevées. Les utilisateurs peuvent ainsi bénéficier d’un réseau plus réactif et plus flexible, capable de s’adapter aux exigences croissantes des applications modernes de traitement des données.
Partenariats et Validations
Tests et Résultats de DDN
DDN a mené des tests indépendants pour valider l’intégration de Spectrum-X dans ses systèmes de stockage. Les résultats montrent une accélération notable des lectures et écritures par rapport aux systèmes traditionnels, confirmant l’efficacité de cette technologie. L’amélioration des performances observée permet non seulement des transferts de données plus rapides, mais aussi une meilleure gestion de la charge de travail, garantissant ainsi une disponibilité et une fiabilité accrues pour les utilisateurs finaux.
Les tests de DDN ont révélé des gains significatifs dans les performances du stockage, avec des augmentations de vitesse atteignant plusieurs fois celles des systèmes conventionnels. Ces résultats mettent en lumière le potentiel de Spectrum-X pour révolutionner les infrastructures de stockage des centres de données, en offrant des temps de réponse plus courts et une gestion optimisée des fichiers. DDN continue de collaborer avec Nvidia pour explorer de nouveaux cas d’utilisation et optimiser davantage cette technologie innovante.
Améliorations Observées par Vast Data
Vast Data a également testé Spectrum-X dans ses environnements spécifiques, observant des améliorations substantielles lors des tests intensifs. Ces résultats démontrent l’impact positif de Spectrum-X sur les performances réseau et la gestion des données. Les améliorations enregistrées par Vast Data incluent non seulement des transferts de données plus rapides, mais aussi une meilleure résilience face aux pics de demande et une gestion plus efficace des ressources réseau disponibles.
La collaboration entre Vast Data et Nvidia a permis de tester Spectrum-X dans des scénarios de charge extrême, démontrant ainsi sa robustesse et sa capacité à améliorer les performances globales du système. Les tests intensifs ont confirmé que Spectrum-X peut gérer des volumes de données importants sans compromettre la qualité de service, offrant une solution fiable pour les environnements de calcul intensif. Les résultats obtenus renforcent la confiance des utilisateurs dans cette technologie et encouragent son adoption.
Validation par Weka
Weka a également entrepris des tests rigoureux pour valider l’intégration de Spectrum-X dans ses solutions, observant des gains de performance significatifs. Cette validation confirme l’efficacité de Spectrum-X dans différents contextes de stockage et de calcul, et souligne la versatilité de cette technologie pour répondre aux besoins variés des infrastructures modernes. Les résultats montrent une transition optimisée entre différents protocoles réseau, permettant à Weka de maximiser les avantages offerts par Spectrum-X.
Les tests menés par Weka ont démontré que l’utilisation de Spectrum-X permet une gestion plus fluide et efficace des opérations de stockage, avec des gains de performance notables en termes de vitesse et de fiabilité. En fournissant une solution intégrée capable de s’adapter à des charges de travail variables, Spectrum-X a prouvé sa valeur en tant qu’outil essentiel pour l’optimisation des infrastructures de calcul intensif. Weka continue de travailler en étroite collaboration avec Nvidia pour explorer de nouvelles améliorations et maximiser l’impact de cette technologie révolutionnaire.
Conclusion
Nvidia, en partenariat avec DDN, Vast Data et Weka, a confirmé l’efficacité de l’utilisation du mode d’accélération Spectrum-X pour la connexion des baies de stockage aux serveurs de calcul dotés de ses GPU. À l’origine, ce mode était conçu pour l’interconnexion des GPU Nvidia. Cependant, il a désormais été élargi aux infrastructures de stockage, ce qui permet d’obtenir des performances réseau plus élevées et une optimisation significative du trafic.
L’extension de l’accélération Spectrum-X aux systèmes de stockage représente une avancée importante. En effet, elle permet une meilleure gestion du flux de données entre les baies de stockage et les serveurs. Cette innovation répond aux besoins croissants en matière de calcul intensif et de gestion de grandes quantités de données dans divers domaines, dont l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique. Les entreprises collaboratrices, DDN, Vast Data et Weka, apportent chacune leur expertise spécifique pour améliorer la performance globale et l’efficacité du stockage.
En combinant leurs compétences, ces entreprises cherchent à répondre aux exigences des infrastructures modernes en matière de traitement et de stockage des données. Le mode d’accélération Spectrum-X constitue un atout majeur pour les centres de données de nouvelle génération, offrant ainsi une solution aux défis posés par le volume et la complexité des données à traiter.
