Nvidia Quantum-2: データセンター向け Infiniband テクノロジーの革命

データセンターのテクノロジー環境が急速に変化する中で、高性能なネットワーク ソリューションに対する需要が高まっています。 Nvidia Quantum-2 の は、現代のコンピューティング環境における帯域幅、低レイテンシ、スケーラビリティの高まる要件を満たすために開発された、Infiniband テクノロジの画期的な進歩です。この論文では、Nvidia Quantum-2 の機能と革新を調査し、その改善されたアーキテクチャによって大規模データセンター内でのデータの転送と処理がどのように高速化されるかを説明します。私たちは、技術仕様、考えられる用途、将来のデータ インフラストラクチャへの影響を検討することで、読者にこの問題を総合的に理解してもらいたいと考えています。したがって、私たちの目標は、技術仕様、考えられる用途、将来のデータ インフラストラクチャへの影響などの側面を検討することで、Nvidia Quantum-2 が高性能コンピューティング領域内での接続性とパフォーマンスにどのような革命をもたらすかを理解し、示すことです。

Nvidia Quantum-2 Infiniband とは何ですか?

Infiniband テクノロジーを理解する

InfiniBand は、主にスーパーコンピューティングやエンタープライズ データ センターで使用される高速ネットワーク プロトコルです。低遅延、高スループットなどの機能を備えているため、より高いパフォーマンスが求められるサーバーやストレージ システムの接続に適しています。このテクノロジのスイッチ ベースのアーキテクチャは、10 Gbps から 400 Gbps までのさまざまな速度でポイントツーポイントおよびマルチキャスト通信をサポートします。さらに、InfiniBand にはリモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) 機能も組み込まれているため、効率的なデータ転送が可能になり、CPU 負荷が軽減されるとともに、システム全体のパフォーマンスが向上します。

Nvidia Quantum-2の主な特徴

高性能コンピューティング (HPC) 環境での有用性を向上させるために、Nvidia Quantum-2 InfiniBand テクノロジーにはさまざまな機能が導入されています。その一部を以下に示します。

1. より大きな帯域幅: Nvidia Quantum-400 は、ポートあたり 2 ギガビット/秒 (Gbps) のデータ レートをサポートすることで、AI などのデータ量の多いアプリケーションに使用できる帯域幅の量を大幅に増やします。これにより、大規模データ センター内のノード間のデータ転送が高速化されます。
2. レイテンシーの低下： アーキテクチャ全体にわたる改良により、ナノ秒単位の測定が 100 ナノ秒未満になることが多く、Nvidia Quantum-2 では超低遅延が実現されています。このような小さな遅延は、さまざまな AI や機械学習のワークロードによってもたらされるリアルタイム処理のニーズに対応する際に重要です。
3. スケーラビリティ： Quantum-2 のスイッチ ファブリックは、高度なスケーラビリティを実現するように設計されているため、必要に応じて何千ものノードを相互接続できます。そのため、オペレータは、パフォーマンス レベルに影響を与えたり、まったく影響を感じたりすることなく、設備を拡張できるモジュール式のアプローチを採用できます。
4. 強化された RDMA 機能: Quantum-2 は、既存の RDMA 機能をベースに、ネットワークを介した直接メモリ アクセスを可能にするための最適化をさらに追加しています。これにより、アプリケーション内の異なるポイント間での効率的な通信が可能になり、通信中に必要な CPU オーバーヘッドが最小限に抑えられ、全体的な効率が向上します。
5. 高度なセキュリティ機能: Nvidia の第 2 世代量子 Infiniband テクノロジには、遠距離に伝送される情報を保護するための強化されたセキュリティ プロトコルが含まれています。エンドツーエンドの暗号化と安全な認証メカニズムがハードウェア自体に組み込まれているため、組織は高速接続で機密データが失われる心配がなくなります。
6. 高度なネットワーク アプリケーションのサポート: Quantum2 は、ディープラーニング、人工知能、ビッグデータ分析などの最新のワークロードを考慮して最適化されており、広帯域接続に大きく依存する次世代アプリで最大数テラビット/秒の速度を実現します。

これらの特性により、データ主導の世界における処理能力に関して、データ インフラストラクチャの更新を希望する組織は、より効率的に処理できるようになります。

Nvidia Quantum-2 と前世代の Infiniband の比較

Nvidia Quantum-2 は、データ速度の高速化とレイテンシの低減により、これまでのすべてのモデルを改良した、Infiniband チップの歴史における画期的な製品です。旧バージョンでは最大速度が約 100 Gbps でしたが、Quantum-2 では最大 200 Gbps の容量でそれを上回り、高性能コンピューティングと並行したリアルタイム データ処理をサポートします。さらに、これらの RDMA 機能は強化され、CPU オーバーヘッドを削減して情報を効率的に転送できるようになりました。これは、以前のバージョンではこのようなタスク中により多くの CPU リソースを使用する必要があったため、これまでは不可能でした。

もう一つの特徴は、そのデザインです。これまで開発されたどのモデルとも異なり、このモデルはモジュール アーキテクチャを採用しているため、以前の世代ではこの機能を実現するために苦労しましたが、拡張性に大きく影響することなく、数千の相互接続ノードに対応できるほど拡張性があります。セキュリティ対策も後れを取っていません。システムの各部分には高度な暗号化方式が組み込まれており、認証機能は以前よりも強力になったか、まったく存在しないため、機密情報に対する保護能力が向上しています。

まとめると、Nvidia Quantum-2 は、現代のワークロードに必要なパフォーマンスと機能性を向上させ、多くの組織がデータ インフラストラクチャ要件の向上を求めているため、市場スペースで利用可能な他のオプションよりも好ましいものになっています。

Nvidia Quantum-2 はデータ センターのパフォーマンスをどのように向上させるのでしょうか?

Nvidia Quantum-2 によるネットワーク スループットの向上

Nvidia Quantum-2 はネットワーク スループットを 200 Gbps に倍増させ、データ転送をはるかに高速化します。リモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) を活用し、CPU がデータ パケットの処理にそれほど関与する必要がないように改善しました。これにより、CPU はより効率的に処理できます。これは、パフォーマンスを低下させることなく数千のノードにまで拡張できるモジュール設計で構築されています。これに役立つその他の要素は、輻輳制御とスイッチ ファブリックの強化です。これらは、当社のようなデータ センター内のトラフィック管理を最適化するために使用される高度な機能です。これらの改善により、ネットワーク間の接続が大幅に増加し、それらのネットワークで実行されるアプリケーションの通信も高速化されます。

高速コンピューティング環境におけるレイテンシの削減

Nvidia Quantum-2 は、さまざまな方法で高速コンピューティング環境における遅延の問題を解決します。Quantum-2 は、リアルタイムのネットワーク状態に基づいてパスの選択を動的に変更できるため、DAR (Dynamic Adaptive Routing) などの最新の技術を利用して、輻輳による遅延を削減できます。また、高度なバッファを使用することで、データ フローをより効率的に制御できるようになり、キューイング時間を大幅に短縮しました。

最近実施されたテストでは、この製品は以前の製品と比較して遅延が 50% 少ないことが示されています。そのため、時間が金になる株式市場取引や、瞬時に決定を下す必要がある分析などの短時間のアプリケーションに最適です。往復の最大遅延はわずか 300 ナノ秒で、科学計算や人工知能のワークロードで設定された要件を満たすだけでなく、それを上回っています。これには、スマート ルーティング、効果的なバッファリング、可能な限りの遅延などが含まれており、これはネットワーク テクノロジーの大きな進歩であり、Nvidia がデータ センター内のパフォーマンス向上にどれほど注力しているかを示しています。

HPC とスーパーコンピューティングにおける Nvidia Quantum-2 の実装

高性能コンピューティング (HPC) およびスーパーコンピューティング環境で Nvidia Quantum-2 を最大限に活用するには、適切な計画と実行が必要です。組織にとって最初のステップは、現在のネットワーク インフラストラクチャを評価して、Quantum-2 のその他のテクノロジの中でも、ダイナミック アダプティブ ルーティングや高度なバッファリング システムと互換性があることを確認することです。ほとんどの場合、HPC に必要な高帯域幅と低レイテンシを実現するように設計された InfiniBand テクノロジを使用して展開すると効果的です。

さらに、CUDA や NVLink などのソフトウェア フレームワークは、プロセッサと GPU 間の通信を最適化するように構成し、全体的な計算効率を高める必要があります。これらのシステムを管理するエンジニアと一緒にシステム管理者をトレーニングすることが重要です。これにより、ネットワークの状態をリアルタイムで監視してそれに応じて対応するなど、Quantum 2 の機能を最大限に活用する方法に関する知識がチームに提供されます。また、相談時にパートナーとして Nvidia サポート サービスのサポートを受けることで、推奨される方法に従い、シミュレーション、複雑なモデリング、大規模なデータ分析などの要求の厳しい計算によって実現されるパフォーマンスの向上を最大限に活用することで、Quantum 2 の使用への移行プロセスをスムーズにすることができます。

Nvidia Quantum-2 の技術仕様は何ですか?

MQM9700-NS2F Quantum 2 NDR Infiniband スイッチの概要

HPC 環境に前例のない帯域幅と低レイテンシを提供するように設計された MQM9700-NS2F Quantum 2 NDR InfiniBand スイッチは、リンクあたり 1.2Gb/s で動作しながら、ポートあたり最大 400 テラビットの帯域幅を処理できます。このスイッチには、高度な輻輳制御技術と動的適応ルーティングが適用されており、効率的なデータ フローと最適なリソース使用を保証します。さらに、スケーラビリティを考慮して設計されているため、何千ものノードを継ぎ目なく XNUMX つのファブリックに組み込むことができ、大規模コンピューティング アプリケーションに関連する増え続けるニーズに対応できます。

64ポートと400G機能の詳細

MQM2-NS9700F と呼ばれる Quantum 2 NDR InfiniBand スイッチには XNUMX 個のポートがあり、各ポートは XNUMX ギガビット/秒の速度を提供できます。この設定により、組織はデバイス間で大量のデータを最短時間で可能な限り迅速に転送できるため、高性能コンピューティングを必要とする機械学習、科学研究、ビッグ データ分析に最適です。

これを実現するために、各 400G ポートは、効率性と信頼性の向上を目的とした、前方誤り訂正 (FEC) や最適化されたフロー制御メカニズムなどの高度な技術を組み合わせて使用​​します。一方、このスイッチでは完全なノンブロッキング アーキテクチャが採用されているため、XNUMX つのポートが同時に情報を伝送しても互いに干渉することはなく、システム全体のスループットが最大化されます。さらに、モジュール設計であるため、必要に応じて既存のインフラストラクチャを簡単にアップグレードまたは拡張でき、進化するコンピューティング要件に対応できます。これは、ワークロードがより集中的かつ複雑になってもパフォーマンス レベルが損なわれないようにする上で重要な役割を果たします。

Nvidia Quantum-32 で 2 OSFP を使用する

Nvidia Quantum-2 アーキテクチャは、32G の速度向けに設計された 400 個の OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) ポートをサポートしています。企業はこのセットアップで、スペースを占有することなく、ネットワーク帯域幅と相互接続性を大幅に向上できます。OSFP を使用することで、Quantum-2 スイッチは、リアルタイム AI と大規模シミュレーションに必要な低遅延で高データ レートを処理できます。さらに、OSFP モジュールは強化された熱制御システムと電力効率機能を備えており、これらの機能が最も頻繁に必要とされる過酷な環境でのパフォーマンス向上に貢献します。したがって、XNUMX 個以上のこのようなポートをデータ センターに統合することを計画している企業にとっては、可能であるだけでなく、戦略的にも有利です。これにより、コスト効率の高い運用の最適化などを通じて競争力を高めながら、インフラストラクチャの陳腐化を防ぐことができます。

従来のネットワーク ソリューションと比較した量子の利点は何ですか?

低遅延・高速ネットワークのメリット

低遅延かつ高速なネットワークの利点は次のとおりです。

1. より良いパフォーマンス： データの送信にかかる時間を短縮することで、処理時間が短縮されます。これは、即時の応答を必要とするアプリケーションにとって非常に重要です。
2. 強化されたユーザーエクスペリエンス： 遅延が短縮されるため、特にオンライン ゲーム、ビデオ会議、ストリーミング サービスでスムーズな通信が保証されます。
3. スループットの向上: 高速接続を使用すると、大量の情報をすばやく移動できます。これらの接続は、クラウド コンピューティングや、より多くの帯域幅を必要とする大きなファイルの転送などの操作に必要です。
4. スケーラビリティ： 高速ネットワークは、一度に多くのユーザーとデバイスに対応できると同時に、効率を損なうことなく使用量の増加に適応することができます。
5. 競争力： 企業は、高度なネットワーク ソリューションを導入することで業務効率を向上させ、競合他社に対して優位に立つことができます。また、市場の変化に迅速に対応し、より革新的になることもできます。

Nvidia Quantum-2 によるリモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA)

Nvidia Quantum-2 テクノロジのリモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) により、オペレーティング システムや CPU を経由せずに、異なるコンピュータのメモリ間でデータを転送できます。これにより、データ スループットが大幅に向上し、レイテンシが短縮されます。この機能は、ユーザー スペースとカーネル スペース間でデータをコピーする必要性が最小限に抑えられ、リソースの使用率が最適化されるため、特に高性能コンピューティングやデータ集約型アプリケーションで役立ちます。組織は、RDMA を使用することで、データ アクセス時間の短縮、全体的なシステム パフォーマンスの向上、分散コンピューティング環境の効率向上を実現できます。そのため、RDMA は現代のネットワーク ソリューションに不可欠なコンポーネントと見なされています。

データ センターに Nvidia Quantum-2 を選択する理由

データ センターで Nvidia Quantum-2 を選択することには、技術的な知識と具体的な事実によって裏付けられた多くの利点があります。

1. 優れた性能： Quantum-2 テクノロジーは、現代のデータ センターで高負荷のワークロードを処理する際に必要な最大 400 Gbps の速度をサポートします。この大容量の帯域幅により、特に高頻度取引やリアルタイム分析で使用されるアプリケーションが、顕著な遅延なくスムーズに実行されます。
2. レイテンシの短縮: Nvidia Quantum-2 には、レイテンシを XNUMX 桁マイクロ秒まで大幅に短縮する RDMA (リモート ダイレクト メモリ アクセス) が組み込まれています。この短縮により、金融サービス、医療提供システム、および人命救助や顧客獲得に XNUMX ミリ秒が重要な通信業界で重要な、時間に敏感なアプリケーションのパフォーマンスが向上します。
3. エネルギー効率： このデバイスのスイッチ アーキテクチャはエネルギー効率を考慮して設計されており、消費電力が少なく、従来のスイッチに比べて運用コストを削減できます。最近のレポートによると、データ センターは Quantum-30 を実装することで最大 2% のエネルギーを節約でき、コスト効率だけでなく持続可能性の目標にも貢献します。
4. 強力なセキュリティ機能: Nvidia Quantum-2 に統合されたセキュリティ プロトコルは、機密情報が転送中に保護されることを保証することを目的としています。ここで採用されている高度な暗号化方式は、最も重要な情報 (つまり記録) を保護するための安全対策について多くの懸念が寄せられる環境において、データに対する脅威が頻繁に発生する場合でも、データの整合性を保証します。
5. AI ワークロードとのシームレスな統合: Quantum-2 の背後にあるインフラストラクチャは、人工知能/機械学習アプリ (AI/ML) をサポートするように最適化されています。これらの高需要タスクに必要な帯域幅を提供し、レイテンシを削減することで、組織が大規模な AI 駆動型プロセスを実行し、あらゆる DC 環境内でイノベーションと生産性をさらに推進できるようにします。

結論として、データ センターのパフォーマンスを向上させ、コストを節約し、セキュリティを強化するなどしたい場合は、NVidia quantum 2 をぜひ検討してください。高速接続、低遅延設計、電力効率機能、強力なセキュリティ機能により、最高のネットワーク ソリューションとなっています。

データ センターで Nvidia Quantum-2 を導入および保守するにはどうすればよいでしょうか?

1U 標準シャーシ設計のインストールガイドライン

1. サイトの準備： システムを設置する予定の場所が、Nvidia が規定する温度、湿度、換気などの必要条件を満たしていることを確認してください。
2. ラックの互換性: 適切な空気の流れと将来の拡張スペースを確保するために、ラックが標準の 1U シャーシ寸法に準拠しているかどうかを確認します。
3. 電源のセットアップ: 電源を互換性のある電源に接続し、回路が Quantum-2 の電力ニーズに対応できることを確認します。
4. ネットワーク設定： ネットワーク接続を作成するときは割り当てられたインターフェイスを使用し、メンテナンスを容易にするためにケーブルが整理されたシステムに従っていることを確認します。
5. ファームウェアアップデート： パフォーマンスを向上させ、セキュリティを確保するために、Nvidia からリリースされた新しいファームウェア アップデートを展開する前に必ず確認してください。
6. テストとモニタリング: すべてをインストールした後、正しく設定されているかどうかを確認するために複数のテストを実行します。また、展開後に発生した問題のトラブルシューティングに役立つ監視ツールを使用して、パフォーマンス メトリックを監視します。

これを行うと、Nvidia Quantum-2 をデータ センター設定に正常にインストールできます。

Nvidia Quantum-2 の一般的な問題のトラブルシューティング

Nvidia Quantum-2 について議論する場合、体系的にトラブルシューティングすることが重要です。一般的な問題としては、接続の問題、パフォーマンスの低下、予期しないシステムの再起動などがあります。

1. 接続の問題: ネットワーク ケーブルが正しく接続され、適切なインターフェイスが使用されていることを確認します。ネットワーク構成を検証し、スイッチ設定の互換性を確認します。
2. パフォーマンスの低下: 監視ツールを使用して、CPU、メモリ、または帯域幅の使用率を評価します。リソースの割り当てが適切でないと思われる場合は、ワークロードの再配分またはハードウェア コンポーネントのアップグレードを検討してください。
3. 予期しない再起動: システム ログで、ハードウェア障害またはソフトウェア競合を示すエラー メッセージを確認します。また、電源接続がしっかりと行われ、電源回路がシステムのニーズに対応できることを確認します。

これらの領域を段階的に実行することで、一般的な問題を特定して修正することができ、Nvidia Quantum 2 をスムーズに実行し続けることができます。

Nvidia Quantum-2 Infiniband インフラストラクチャを管理するためのベスト プラクティス

Nvidia Quantum-2 Infiniband インフラストラクチャを監視するには、次のポリシーに従ってください。

1. 定期的なファームウェアのアップデート: スイッチやホスト アダプターなどのすべての要素に最新のファームウェアがインストールされていることを確認します。これにより、新しい機能に対応できるだけでなく、セキュリティ対策とパフォーマンスも向上します。
2. パフォーマンスを定期的に監視します。 レイテンシや帯域幅の使用率などのさまざまなパフォーマンス指標を継続的に追跡します。分析ツールを使用してボトルネックを特定することができ、この設定全体でリソース割り当てを最適化するのにも役立ちます。
3. 構成管理: ネットワーク構成が文書化され、各変更も適切に記録されたインベントリを用意します。これにより、統一性が確保され、問題が発生した場合のトラブルシューティングが容易になります。
4. 冗長パス: ハードウェア障害や接続の問題が発生した場合でも可用性が損なわれないように、ネットワーク内に複数のパスを作成します。
5. 安全プロトコル: ネットワークをセグメントに分割し、アクセス制御を適用するなど、強力なセキュリティ対策を講じて不正な侵入を防ぎ、同時にデータの整合性を保護します。

これらのガイドラインに従うことで、企業は Nvidia Quantum-2 Infiniband インフラストラクチャの効率的な管理戦略を確立し、その信頼性とパフォーマンスを向上させることができます。

参照ソース

小型フォームファクタ プラガブル

ネットワークスループット

よくある質問（FAQ）

Q: Nvidia Quantum-2 とは何ですか? また、データセンターの Infiniband テクノロジーにどのような影響がありますか?

A: Nvidia Quantum-2 は、データ センター向けの革新的な相互接続プラットフォームです。スケールアウト可能な超低レイテンシ ソリューションを提供し、高性能コンピューティング環境での転送速度と効率を向上させます。

Q: データセンターにおけるパフォーマンスにおいて、Nvidia Quantum-2 と Nvidia A100 を比較するとどうなりますか?

A: Nvidia A100 の主な焦点は AI と機械学習のワークロードですが、もう XNUMX つは、大量の情報を伴う大規模な操作のために異なるノード間の高速ネットワークが必要なデータ センター向けの Infiniband の改善に重点を置いています。

Q: Nvidia Quantum-9700 をベースにした QM9790 および QM2 スイッチ システムにはどのような機能がありますか?

A: 64 ポートの NDR スイッチ接続を備えたこれらのシステムは、これまでよりも高い数値を提供します。つまり、転送が高速化し、待ち時間が短縮されます。これらのシステムは、倉庫や工場などの単一の場所ポイント内で大量のデータが同時に処理されるため、ネットワーク パスに沿って迅速な処理時間を必要とする今日の施設にとって必須のシステムです。

Q: Nvidia Quantum-2 は Mellanox テクノロジーとどのように統合されますか?

A: NVIDIA QUANTUM は、Mellanox の機能と強みを併用することで、速度が最も重要となる重要なレベルで必要な大きな帯域幅など、あらゆる側面に対応する幅広いサポートを提供します。特に、互いに離れた場所にあるラック間では、注文をより速く処理してより高いパフォーマンス基準を達成するために、常に通信を行う必要があります。

Q: スイッチ システムに Nvidia Quantum-2 を使用するとどのような利点がありますか?

A: このシステムを利用すると、スイッチが短時間で多数の重いタスクを同時に実行できるようになり、より大きなデータ負荷を処理しながら計算効率が向上するため、スイッチの速度が向上します。

Q: Nvidia Quantum-2 階層的集約および削減プロトコルはどのように機能しますか?

A: さまざまなポイントで情報を集約および削減し、大規模データセンターの運用の効率とパフォーマンスを向上させる、マルチレベルのデータ処理簡素化プログラムです。

Q: Nvidia MQM9700-NS2F Quantum 2 NDR スイッチのユニークな点は何ですか?

A: Nvidia MQM9700-NS2F Quantum 2 NDR スイッチのユニークな点は、NDR スイッチごとに 64 個のポートを P2C エアフローで提供できることです。これにより、高速かつ低遅延のパフォーマンスを備えたデータ センターの最新の要件がサポートされます。

Q: Nvidia Quantum-2 はデータセンターでの量子コンピューティングをどのようにサポートしますか?

A: 複雑な量子計算に必要な情報の高速かつ効率的な転送を保証するために、データセンター内外のさまざまな場所に設置された量子コンピューターで使用するために特別に設計された堅牢な Infiniband ネットワーキング プラットフォームを提供します。

Q: Nvidia Quantum-2 のアップデートはどこで入手できますか?

A: この件に関する包括的なニュースについては、公式サイト、または、Nvidia Quantum-2 の開発でこれまでに行われたことを含むがこれに限定されない、技術の進歩について報道している新聞、雑誌、テレビ局などの信頼できる情報源をご覧ください。

Q: Nvidia Quantum-2 におけるスケーラブルな階層的集約と削減の重要な点は何ですか?

A: レイテンシの削減、計算トラフィックの最適化、データセンター運用パフォーマンスの全体的な向上は、Nvidia Quantum-2 が提供するスケーラブルな階層型集約と削減に関連する主な利点の一部です。