NVIDIA представляет Ethernet-коммутатор Spectrum-4 для высокопроизводительных сетей центров обработки данных

В современном мире, который зависит от информации, сверхбыстрые сетевые решения, такие как Spectrum, незаменимы для бесперебойной и надежной работы центров обработки данных. С появлением Ethernet-коммутатора Spectrum-4 от NVIDIA произошел огромный скачок в сетевых технологиях, которые учитывают растущие потребности современных центров обработки данных. В этой статье описываются технические характеристики, показатели производительности и возможные варианты использования такого типа коммутаторов, что дает представление о том, как он может повысить эффективность и масштабируемость в центрах обработки данных. Этот всеобъемлющий обзор предоставит всем сетевым инженерам, менеджерам и любому другому человеку, интересующемуся технологиями, все, что им нужно знать об этом новом решении Ethernet-коммутации от NVIDIA. Работаете ли вы сетевым инженером, управляете центрами обработки данных или просто любите новые гаджеты — давайте начнем прямо сейчас!

Что такое Ethernet-коммутатор NVIDIA Spectrum-4?

Обзор технологии NVIDIA Spectrum-4

Коммутатор Spectrum-4 Ethernet от NVIDIA использует усовершенствованную кремниевую архитектуру и высокую плотность для обеспечения беспрецедентного уровня производительности с низкой задержкой. С двунаправленной пропускной способностью 51.2 Тбит/с этот коммутатор никогда ранее не встречался ни в одном другом устройстве на рынке; такая возможность может быть использована для работы с большими объемами трафика в современных центрах обработки данных. Ключевой особенностью будущих сетей является масштабируемость, чтобы они могли легко адаптироваться по мере появления новых технологий; именно поэтому он поддерживает стандарты 400G и 800G для Ethernet, среди прочих. Кроме того, эти инновационные сетевые программные пакеты обеспечивают лучшую видимость того, что происходит внутри самой сети, автоматизируя определенные задачи, тем самым улучшая положение безопасности, так как разрешены только необходимые подключения к хосту, что, помимо прочего, критически важно для современных сред ЦОД, таких как эти, где мы работаем, центры должны всегда оставаться защищенными от любых попыток несанкционированного доступа, как внутренних, так и внешних по отношению к ним. Никогда не бывает слишком осторожно относиться к защите информации своих клиентов, поскольку в случае ее компрометации вы не только потеряете своих клиентов, но и будете привлечены к ответственности за халатность, если в ходе судебного разбирательства будет доказана ваша вина, что может привести к банкротству, тем самым сделав вас финансово нестабильным навсегда, пока не придет Царствие Небесное, аминь.

Отличительные характеристики Ethernet-коммутатора Spectrum-4

Ethernet-коммутатор NVIDIA Spectrum-4 можно легко идентифицировать по следующим характеристикам;

1. Плотность портов: Он имеет до 128 портов 400G или 256 портов 200G, что позволяет беспрепятственно масштабировать сетевую инфраструктуру.
2. Непревзойденная производительность: Этот коммутатор обеспечивает двунаправленную пропускную способность 51.2 Тбит/с, что гарантирует высокую пропускную способность с низкой задержкой.
3. Расширенная телеметрия: Мониторинг и диагностика сети в режиме реального времени становятся возможными благодаря расширенным функциям телеметрии этого коммутатора, что повышает прозрачность и оптимизацию производительности.
4. Сильная безопасность: Встроенные меры безопасности, такие как аппаратное шифрование и безопасная загрузка, защищают от угроз.
5. Автоматизация плюс управление: Автоматизация повышается, а сложность эксплуатации снижается благодаря сетевому программному обеспечению NVIDIA, которое также обеспечивает оптимизированное управление и, следовательно, способствует эффективному распределению ресурсов.
6. Дизайн будущего: Коммутатор поддерживает будущие стандарты Ethernet 400G и 800G, что позволяет ему успешно противостоять будущим технологическим достижениям, а также обеспечивает защиту инвестиций за счет увеличенного срока службы.

Все эти функции в совокупности делают этот продукт исключительно полезным в современных центрах обработки данных, где он превосходит другие с точки зрения производительности, безопасности и масштабируемости.

По сравнению со старыми поколениями, такими как Спектр-3

Ethernet-коммутатор Spectrum-4 имеет несколько улучшений по сравнению со своим предшественником Spectrum-3. Они заключаются в следующем:

• Плотность порта: При пропускной способности в два раза (2х) Спектр-4 имеет до 128 портов по 400G, тогда как Спектрум 3 поддерживает только 64 порта на этой скорости.
• Объем и скорость: Пропускная способность спектра 4 удваивается и достигает 51.2 Тбит/с (2x) по сравнению со спектром 3, который предлагает всего 25.6 Тбит/с.
• Производительность: Среди улучшений производительности, реализованных в Spectrum 4, выделяются повышение пропускной способности и снижение задержки.
• Телеметрия: Расширенные возможности телеметрии для лучшего мониторинга сети были включены в эту версию под названием Spectrum Four, которая принадлежит к семейству платформ Spectrum.
• Безопасность: Дополнительные меры безопасности, например, основанные на аппаратном шифровании и безопасной загрузке, были включены в новую версию под названием Spectrum Four, а не являются второстепенным или дополнительным набором функций.
• Автоматизация: Spectrum-4 представляет улучшенное сетевое программное обеспечение, которое позволяет автоматизировать и управлять, что отличает его от предыдущих версий, таких как Spectrum XNUMX, в которых такие функции вообще отсутствовали или были реализованы плохо, если таковые вообще присутствовали там раньше, тогда стоит ли нам даже упоминать об этих аспектах еще раз раз уж мы здесь уже все сказали еще раз?
• Будущая готовность: Одна из особенностей, которая отличает Spectrum Four от других коммутаторов этого класса, заключается в его совместимости со стандартами Ethernet 800G и, следовательно, всегда будет актуален, независимо от того, насколько быстро меняются технологии вокруг нас.

Эти улучшения служат большим шагом вперед на пути к эффективности и масштабируемости современных центров обработки данных, что делает это обновление крайне важным для любой организации, стремящейся к оптимальной производительности.

Как NVIDIA Spectrum-4 повышает производительность центров обработки данных?

Ускорение искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений с помощью Spectrum-4

Обеспечивая беспрецедентную масштабируемость и производительность, коммутатор NVIDIA Spectrum-4 Ethernet способен значительно ускорить работу искусственного интеллекта (ИИ), а также высокопроизводительных вычислений (HPC), что делает его идеальным для современных центров обработки данных. Spectrum-4 способен передавать данные со скоростью 51.2 Тбит/с с портами 400G, насчитывающими до 128, что, следовательно, обеспечивает более быстрый обмен информацией, что необходимо для компьютерных программ с интенсивным использованием данных, выполняемых машинами с интеллектом и суперкомпьютерами. Чтобы гарантировать, что огромные объемы необработанных фактов преобразуются в полезные знания в кратчайшие сроки, тем самым сокращая периоды ожидания в очередях и оптимизируя вычислительные нагрузки, этот коммутатор повышает скорость и сокращает задержки за счет увеличенной пропускной способности в сочетании с уменьшенными задержками. Дополнительным преимуществом является то, что диагностика происходит за считанные секунды благодаря встроенным усовершенствованным инструментам отчетности, а также другим функциям автоматизации, таким как дистанционное управление телеметрией, которое в режиме реального времени показывает, где что-то идет не так или правильно, из удаленных мест, а также система управления в одно касание — все это разработано для простоты использования в сложных ситуациях, связанных с искусственным интеллектом и мощными вычислительными системами, подобными тем, что используются на большинстве предприятий сегодня.

Оптимизация пропускной способности сети и задержки

Способность оптимизировать пропускную способность сети и задержку представляет собой одну из многих важных функций, выполняемых Ethernet-коммутатором NVIDIA Spectrum-4, обеспечивая тем самым высокоскоростную работу центров обработки данных. Это достигается за счет инновационной архитектуры дизайна, которая поддерживает максимальное количество портов, состоящих из 128 штук, каждый из которых работает со скоростью, не превышающей четырехсот гигабайт в секунду (Гбит/с), тем самым максимизируя скорость, с которой данные могут перемещаться между разными местами, при этом минимизируя случаи, когда пробки могут возникать из-за возникающих в них заторов. Еще одна важная характеристика этого устройства, на которую стоит обратить внимание, заключается в его огромной емкости объединительной платы, достигающей пятидесяти одной целой двух целых двух терабит в секунду (Тбит/с); следовательно, большие объемы, содержащие огромное количество информации, можно перемещать из одной точки в другую в кратчайшие сроки, избегая тем самым ненужных задержек. Он также включает в себя более продвинутые функции, такие как телеметрия, которая предоставляет данные о производительности сети в режиме реального времени, позволяя быстро выявлять и устранять любые потенциальные проблемы, возникающие из-за задержек, вызванных длинными очередями пакетов, ожидающих доставки или отброшенных из-за перегрузки внутри этих пакетов; все это в совокупности значительно улучшает общую производительность сетей, делая их намного быстрее, чем обычно, что делает коммутатор Spectrum-4 важным компонентом, используемым в современных структурах центров обработки данных.

Преимущества для гипермасштабировщиков и создателей облаков

Гипермасштабирующие компании, а также разработчики облачных вычислений, получат большую выгоду от развертывания коммутатора NVIDIA Spectrum-4 Ethernet, поскольку он обладает превосходной масштабируемостью, невиданным ранее уровнем производительности и расширенными встроенными функциями. Огромная пропускная способность (51.2 Тбит/с), которую предлагает этот конкретный продукт, в сочетании с возможностью обработки до 128 портов, поддерживающих скорость до четырехсот гигабит в секунду (Гбит/с), позволяет таким коммутаторам отлично обслуживать крупные предприятия, операции которых основаны на облаке, где требуется массовый обмен информацией между различными местоположениями в пределах их помещений или даже на обширных территориях, охватывающих несколько стран, соединенных между собой высокоскоростными каналами связи, которые могут быть разделены на несколько километров. Более низкие задержки и более высокие пропускные способности при эффективной обработке больших объемов данных, что повышает стандарты предоставления услуг. Платформы облачных вычислений могут похвастаться одновременным мониторингом использования ресурсов интеллекта при одновременном сокращении ненужных расходов, связанных с этими процессами, в основном благодаря набору функций телеметрии, представленному здесь; кроме того, в режиме реального времени, предлагаемые функциями автоматизации, помогают оптимизировать методы управления затратами, что ведет к повышению операционной эффективности; Таким образом, для быстрого достижения желаемых результатов гипермасштабирующие компании, стремящиеся к гибкости, надежности и росту, должны рассмотреть спектр -4 и другие доступные сегодня варианты.

Как NVIDIA Spectrum-4 работает с графическими и процессорными процессорами?

Интеграция NVIDIA Spectrum-4 с графическими процессорами NVIDIA H100

Сочетание графических процессоров NVIDIA Spectrum-4 и NVIDIA H100 обеспечивает бесперебойную высокоскоростную передачу и обработку данных, которые незаменимы для рабочих нагрузок искусственного интеллекта и анализа данных в современных центрах обработки данных. Spectrum-4 создает сетевую основу с высокой пропускной способностью и низкой задержкой, чтобы графический процессор H100 мог работать с максимальной эффективностью, сокращая время, необходимое для передачи информации из одного места в другое, обеспечивая при этом быструю доступность информации. Это позволяет быстро выполнять задачи, используя большие вычислительные мощности, обеспечиваемые мощными процессорами, встроенными в графические блоки (GPU). Расширенные функции телеметрии и автоматизации, включенные в Spectrum 4, также помогают эффективно управлять этими ресурсами, тем самым повышая надежность в контексте общего улучшения производительности системы.

Улучшение рабочих нагрузок с помощью DPU Bluefield-3

NVIDIA Spectrum-4 интегрирован с процессорами NVIDIA Bluefield-3 DPU, что помогает ускорить производительность рабочей нагрузки за счет перемещения ключевых сетевых операций из ЦП, тем самым освобождая вычислительные ресурсы для других задач. Среди прочего, встроенная обработка пакетов шифрования, среди других интеллектуальных служб пути данных, предоставляется на сетевых интерфейсах процессорами Bluefield three в сочетании с возможностями ускорения хранения; эта разгрузка снижает накладные расходы ЦП, что приводит к лучшей эффективности использования во всех охваченных системах, следовательно, к повышению производительности приложений. Помимо снижения рабочих нагрузок, налагаемых на центральные процессоры; распределенные функции управления вводом/выводом, связанные с Bluefields three, повышают масштабируемость вместе с безопасностью во время передачи данных, тем самым оптимизируя управление рабочей нагрузкой в ​​различных типах или формах облаков вдоль боковых центров, так необходимая эксплуатационная надежность достигается, когда обе стороны работают вместе симбиотически для достижения общих целей, охватывающих многие области.

Комплексные сетевые решения Spectrum-4

NVIDIA Spectrum 4 предлагает комплексные сетевые решения, охватывающие все части пути, включая серверные среды вплоть до периферийных вычислительных платформ, таких как настройки облачной среды. Благодаря таким коммутаторам, способным обеспечивать высокую производительность, связанную с неограниченным подключением и полосой пропускания, становится возможным бесперебойное взаимодействие между серверами с превосходной пропускной способностью данных, а также мониторинг сети в реальном времени с помощью таких функций, как внутриполосная телеметрия, что дает возможность для упреждающего управления сетями. Кроме того, в сочетании с DPU и GPU на базе NVIDIA Spectrum, четыре создают надежную, адаптируемую инфраструктуру, которая может обрабатывать различные рабочие нагрузки в различных отраслях, тем самым обеспечивая оптимальные уровни производительности по всей сети, где больше всего заботятся о вопросах безопасности.

Для чего можно использовать NVIDIA Spectrum-4?

Приложения в рабочих нагрузках и симуляциях искусственного интеллекта

Рабочие нагрузки и симуляции ИИ улучшаются с помощью NVIDIA Spectrum-4, поскольку он обеспечивает сверхбыстрые соединения, которые необходимы для задач с интенсивным использованием данных. Это ускорит обработку моделей и симуляций ИИ за счет усовершенствованных коммутаторов и поддержки сопряжения с графическими процессорами и DPU. Устраняются узкие места в передаче данных, что позволяет ускорить обучение и вывод, что приводит к более высокой производительности в приложениях машинного обучения. Кроме того, телеметрия в реальном времени вместе с диагностикой Spectrum-4 предлагает ценную информацию, которая может помочь оптимизировать операции ИИ, делая их масштабируемыми в различных секторах.

Развертывание в корпоративных центрах обработки данных и гиперскейлерах

Корпоративные центры обработки данных, а также гиперскейлеры, получают большую выгоду от повышения производительности на высоких скоростях, обеспечиваемого NVIDIA Spectrum-4, а также от других функций в ее портфолио, таких как технологии Mellanox и т. д. (или что-то еще). Основная причина заключается в том, что в этих местах обычно требуется быстрая передача больших объемов данных на короткие расстояния в сочетании со сложными требованиями приложений, которым необходимы переключатели с низкой задержкой (вот почему они так любят этот продукт). Кроме того, эта система поддерживает все, от Duct Tape до портов 400G, обеспечивая совместимость с различными типами рабочих нагрузок благодаря интеграции в более широкую экосистему, например DPU вместе с другими графическими процессорами, предоставляемыми самой NVIDIA; поэтому не существует проблем с рабочей нагрузкой, которые не могли бы бесперебойно работать в спектре 4. Внутриполосная телеметрия в сочетании с расширенными функциями позволяет командам управления на платформах DCIM получать информацию о том, что происходит в их сетях, что приводит к улучшению ресурсов. использование, снижение эксплуатационных расходов, а также более высокий уровень безопасности, сохраняя при этом эластичную надежность, разработанную специально для требований к чрезвычайно крупномасштабным операциям с данными, которые требуются сегодня в корпоративных вычислительных средах.

Роль в суперкомпьютерах и средах высокопроизводительных вычислений

Суперкомпьютеры и высокопроизводительные вычислительные среды требуют очень быстрой передачи огромных объемов данных, и именно здесь проявляется четвертый спектр. Связь между вычислительными узлами должна быть быстрой, чтобы можно было повысить общую эффективность вычислений. По этой причине в таких системах важную роль играет способность NVIDIA Spectrum-4 коммутировать трафик с минимальной задержкой в ​​любой момент времени. Кроме того, этот продукт может работать вместе с другими графическими процессорами NVIDIA, которые включают в себя DPU и технологии Mellanox, обеспечивая плавную интеграцию и тем самым позволяя выполнять очень сложное моделирование, а также задачи обработки данных. Spectrum-4 обеспечивает надежность в высокопроизводительных вычислениях, предоставляя аналитическую информацию, основанную на диагностике в реальном времени и внутриполосной телеметрии, тем самым обеспечивая надежность в областях с интенсивными вычислениями, таких как научные исследования или инженерные разработки, где задействованы огромные объемы информации.

Что такое коммутатор Ethernet Spectrum 4?

Прогрессивная, адаптивная маршрутизация и ROCE

NVIDIA Spectrum-4 добилась значительных успехов в области адаптивной маршрутизации и RDMA over Converged Ethernet (RoCE), еще больше укрепив свои позиции в семействе Spectrum. Адаптивная маршрутизация работает путем динамического выбора оптимального пути для пакетов данных, тем самым уменьшая перегрузку более эффективно, чем что-либо еще. Поскольку эта функция способна работать в высокопроизводительных средах, где структура трафика непредсказуема и очень требовательна, она важна. Кроме того, поддержка RoCE в четвертом спектре позволяет серверам взаимодействовать друг с другом напрямую через каналы с низкой задержкой и высокой пропускной способностью, создаваемые Ethernet-соединениями между ними. Расширенная оптимизация оборудования позволила создать коммутационную структуру со сверхнизкой задержкой, которая поддерживает повышенную пропускную способность, необходимую для быстрой передачи данных между приложениями внутри HPC, при этом гарантируя, что энергопотребление не выходит за определенные пределы, что в то же время обеспечивает экономию энергии.

Улучшения производительности и энергоэффективности

Новый NVIDIA Spectrum-4 обладает множеством функций, направленных на повышение производительности и энергоэффективности. Использование передовых аппаратных оптимизаций гарантирует, что это устройство обеспечивает сверхнизкую задержку, что гарантирует более высокие скорости при передаче данных между различными приложениями, работающими в высокопроизводительных компьютерах с высокими требованиями. Возможности энергосбережения были введены в этот продукт с помощью методов управления энергопотреблением, таких как динамическое распределение ресурсов питания. в сочетании с режимами сна, которые позволяют интеллектуально переводить некоторые части устройства в режим покоя, когда они не используются, тем самым снижая общее энергопотребление, сохраняя при этом требуемый уровень производительности. Spectrum 4 представляет различные улучшения, направленные на производительность и энергоэффективность. Благодаря передовой аппаратной оптимизации его коммутационная структура обеспечивает сверхнизкую задержку и повышенную пропускную способность, обеспечивая быструю передачу данных в высокопроизводительных средах с высокими требованиями. Что касается энергоэффективности, Spectrum 4 использует инновационные методы управления энергопотреблением, такие как динамическое распределение мощности и расширенные спящие режимы. которые значительно снижают энергопотребление без ущерба для производительности. Благодаря этим улучшениям центры обработки данных теперь могут гораздо лучше справляться с рабочими нагрузками; они экономят электроэнергию, обеспечивая тем самым баланс между экологической устойчивостью и высокой функциональностью.

Сети Ethernet: тенденции и будущие разработки

Ожидается, что в ближайшем будущем сети Ethernet претерпят значительные изменения из-за изменений в технологиях и спросе. Первое изменение заключается в том, что будет более высокая пропускная способность, которая сможет поддерживать более ресурсоемкие приложения, такие как искусственный интеллект, машинное обучение и анализ больших данных; это означает, что мы должны ожидать, что порты 400GbE или даже 800GbE очень скоро станут обычным явлением. Кибербезопасность сегодня имеет первостепенное значение для любого бизнеса, поэтому другая тенденция может включать интеграцию дополнительных мер безопасности в сети Ethernet помимо традиционных межсетевых экранов, чтобы защититься от сложных угроз, таких как программы-вымогатели. Одна из этих дополнительных мер может включать передачу данных в режиме реального времени через чувствительные ко времени сети наряду с другими расширенными сетевыми функциями, которые могут обнаруживать такие угрозы достаточно рано, прежде чем они нанесут серьезный ущерб, а также обеспечивают более быстрое время реагирования при борьбе с ними. Конвергенция сетей хранения данных на базе Ethernet по таким протоколам, как NVMe-oF, не только облегчит пользователям доступ к их файлам, но и улучшит общую производительность, поскольку имеет тенденцию читать большие объемы информации с дисков. Кроме того, функции оркестровки автоматизации в средах SDN и IBN могут оптимизировать некоторые сетевые операции, тем самым уменьшая сложность и в то же время повышая гибкость между различными компонентами, участвующими в процессе связи. Чтобы удовлетворить текущие потребности современных предприятий, системы Ethernet нуждаются в постоянных инновациях, в противном случае , они не смогут эффективно решать все задачи одновременно.

Справочные источники

Компьютерная сеть

Nvidia

RDMA по конвергентному Ethernet

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Что представляет собой коммутатор Spectrum-4, представленный NVIDIA?

О: Что представляет собой новейший коммутатор Ethernet под названием Spectrum-4, произведенный NVIDIA?

Вопрос: Как коммутатор Spectrum-4 дает преимущества приложениям HPC и AI?

Ответ: Почему вам следует использовать коммутатор Spectrum-4 для приложений HPC и AI?

Вопрос: Что делает ASIC Spectrum-4 уникальным?

Ответ: Что отличает ASIC Spectrum-4 от других чипов?

Вопрос: Чем платформа NVIDIA Ethernet отличается от решений InfiniBand?

О: Может ли кто-нибудь объяснить, что отличает платформу Ethernet Nvidia от их InfiniBand решения?

Вопрос: Какую роль играет DPU BlueField-3 в новой Ethernet-платформе Spectrum-4?

Ответ: Новый BlueField 3DPU способствует повышению общей производительности и эффективности сети для приложений с интенсивным использованием данных.

Вопрос: Когда будет выпущен новый сетевой коммутатор Spectrum-4?

Последний Ethernet-коммутатор Spectrum-4, вероятно, будет доступен в последние месяцы этого года, что позволит центрам обработки данных воспользоваться более мощными сетевыми возможностями.

Вопрос: Каким образом коммутатор Spectrum-4 поддерживает инициативы NVIDIA в области искусственного интеллекта?

Ответ: Инфраструктура, необходимая для быстрой передачи данных и связи с низкой задержкой, которые важны при обучении и развертывании генеративных моделей искусственного интеллекта, создается коммутаторами спектра 4, которые, следовательно, поддерживают инициативы NVIDIA в области искусственного интеллекта.

Вопрос: Какова пиковая скорость передачи данных у коммутатора Spectrum-4?

Ответ: Рекордный показатель производительности в центрах обработки данных был достигнут с помощью коммутаторов спектра 4, максимальная скорость передачи данных которых составляет 51.2 терабит в секунду.

Вопрос: Какое программное обеспечение лежит в основе сетевой платформы Spectrum-4?

О: Для оптимизации пути и повышения безопасности, а также надежности операций с каналом данных сетевая платформа Spectrum 4, помимо других инструментов, предоставляемых NVIDIA DOCA, использует библиотеки.

Вопрос: Кто такой Кевин Дайрлинг и какую роль он играет в переключении Spectrum-4?

A: Кевин Дайерлинг занимает должность руководителя в NVIDIA и курирует сетевые продукты, такие как линейка коммутаторов Spectrum 4; он помогает ставить стратегические цели для развития в этой области, а также управляет общим направлением, чтобы гарантировать достижение успеха на различных рынках с помощью этих предложений.