Solução de rede de computação de alto desempenho: InfiniBand impulsiona avanços no desempenho da supercomputação
September 17, 2025
Introdução:A demanda insaciável por poder computacional em pesquisa científica, inteligência artificial e simulações complexas está empurrando os limites da computação de alto desempenho (HPC).À medida que os supercomputadores evoluem de petaflop para escala exaflop, surgiu um estrangulamento crítico: a interconexão.Os tecidos de rede tradicionais estão a lutar para acompanhar o ritmo dos requisitos de tráfego de dados massivos e latência ultra-baixa da computação paralela modernaÉ aqui queMellanox InfiniBandA tecnologia se eleva ao desafio, fornecendo arede de supercomputadorestecido que permite verdadeiros avanços de desempenho, garantindo que milhares de nós de computação possam trabalhar em conjunto como um único sistema poderoso.
A paisagem deHPCAs cargas de trabalho não são mais apenas cálculos de vírgula flutuante; são cada vez mais centradas em dados,envolvendo conjuntos de dados maciços e exigindo uma comunicação rápida entre os nós de um clusterQuer seja simulação de modelos climáticos, decodificação de sequências genómicas, ou treinamento de modelos de IA em larga escala, estas aplicações são severamente limitadas pelo desempenho da rede.Os principais desafios incluem::
- Garrafas de entrada/saída:O movimento ineficiente de dados entre o armazenamento, os nós de computação e as GPUs pode fazer com que processadores caros fiquem inativos, desperdiçando ciclos computacionais e aumentando o tempo de resolução.
- Latência de comunicação:À medida que os aplicativos aumentam em escala para centenas de milhares de núcleos, até mesmo atrasos de microssegundos nas comunicações de interface de passagem de mensagens (MPI) podem degradar exponencialmente o desempenho geral do aplicativo.
- Limitações de escalabilidade:As redes Ethernet tradicionais enfrentam problemas de congestionamento e complexidade em escala extrema, dificultando a manutenção de desempenho previsível em implantações em larga escala.
- Eficiência energética e de custos:A construção de um sistema de exaescala com redes ineficientes é economicamente e ambientalmente insustentável, exigindo uma potência imensa apenas para o movimento de dados.
Estes desafios exigem um novo paradigma derede de supercomputadores, um que é projetado a partir do zero para as exigências da computação exascale.
Mellanox InfiniBandProporciona uma solução completa de ponta a ponta, concebida especificamente para superar as limitações das redes tradicionais, não sendo apenas uma interconexão mais rápida;É um tecido mais inteligente que se integra perfeitamente com o modernoHPCA solução abrange várias inovações tecnológicas fundamentais:
Esta é uma abordagem revolucionária que descarrega operações coletivas (por exemplo, reduções, transmissões) da CPU para a rede de comutação.SHARP reduz drasticamente o volume de dados que atravessam a rede e o número de operações necessárias dos nós de computação, acelerando as operações MPI e liberando recursos da CPU para computação.
Mellanox InfiniBand oferece latência de ponta a ponta de menos de 500 nanossegundos e fornece velocidades de largura de banda de 200 Gb/s, 400 Gb/s e além.permitindo que as CPUs e GPUs operem com a máxima utilização.
O tecido InfiniBand é projetado com uma topologia de árvore de gordura não bloqueadora que permite uma escalagem perfeita para dezenas de milhares de nós sem degradação do desempenho.Mecanismos adaptativos de encaminhamento e controle de congestionamento garantem um fluxo de dados eficiente mesmo sob carga pesada, mantendo um desempenho previsível.
A InfiniBand suporta a tecnologia GPUDirect®, que permite que as GPUs transfiram dados diretamente pela rede, ignorando a CPU e a memória host.Suporte NVMe sobre Fabrics (NVMe-oF) fornece acesso remoto ao armazenamento a velocidades locais, resolvendo os gargalos de entrada/saída.
A aplicação deMellanox InfiniBandA avaliação de desempenho é uma das principaisHPCEstes resultados são consistentemente demonstrados nos principais centros de supercomputação do mundo.
| Métrica | Tecido Ethernet tradicional | Tecido Mellanox InfiniBand | Melhoria |
|---|---|---|---|
| Latência de aplicação (MPI) | 10 a 20 microssegundos | < 1 microssegundo | Redução > 10x |
| Transmissão de dados | 100 Gb/s | 400-600 Gb/s | Aumento de 4 a 6 vezes |
| Eficiência do sistema (utilização) | 60 a 70% | > 90% | Aumento de ~ 30% |
| CPU Overhead para Rede | Alto (núcleos de 20 a 30%) | Muito baixo (< 5% de núcleos) | Redução de ~ 80% |
| Custo total de propriedade (TCO) | Maior (potência, espaço, CPUs) | Significativamente inferior | Redução de até 40% |
A viagem para a computação exascale e além é fundamentalmente um desafio de rede.Mellanox InfiniBandAo resolver os problemas críticos de latência, largura de banda, escalabilidade e eficiência,permite aos investigadores e engenheiros concentrarem-se na sua missão principal innovação, em vez de serem impedidos pelas limitações da infra-estruturaA IA, a simulação e a análise de dados continuam a convergir.rede de supercomputadoresO desenvolvimento tecnológico só se tornará mais central para o progresso.
Descubra como umaMellanox InfiniBandA solução pode transformar a suaHPCOs nossos especialistas em arquitetura estão prontos para ajudá-lo a desenhar um tecido que satisfaça as suas necessidades computacionais mais exigentes.Visite o nosso site oficial para saber maise descarregar documentos técnicos detalhados e estudos de caso de importantes instituições de investigação.