Các Giải pháp Mạng HPC của Viện Nghiên cứu: Các Trường hợp Sử dụng ConnectX-7

October 12, 2025

Các Giải pháp Mạng HPC của Viện Nghiên cứu: Các Trường hợp Sử dụng ConnectX-7
Giải pháp mạng hiệu suất cao cho các tổ chức nghiên cứu: Mellanox ConnectX-7 kịch bản ứng dụng

Hiện đạinghiên cứu học thuậtngày càng được thúc đẩy bởi tính toán dữ liệu chuyên sâu, từ trình tự gen và vật lý hạt đến mô hình khí hậu và đào tạo AI.Những khối lượng công việc tiên tiến này đòi hỏi cơ sở hạ tầng mạng có thể theo kịp với sự tăng trưởng dữ liệu theo cấp số nhân và sự phức tạp tính toán.Mellanox ConnectX-7smart NIC đại diện cho một giải pháp biến đổi được thiết kế đặc biệt để giải quyết các thách thức độc đáo của môi trường máy tính nghiên cứu, cung cấp hiệu suất chưa từng có cho thế hệ tiếp theoHPCtriển khai.

Bối cảnh: Nhu cầu tính toán đang phát triển của nghiên cứu học thuật

Khung cảnh khám phá khoa học đã trải qua một sự biến đổi triệt để.nghiên cứu học thuậtdựa trên tính toán địa phương, khoa học hiện đại về cơ bản là hợp tác và dựa trên dữ liệu.và mạng lưới cảm biến khổng lồ tạo ra petabyte dữ liệu phải được xử lý, phân tích và chia sẻ trên các mạng lưới nghiên cứu toàn cầu.HPCcơ sở hạ tầng, nơi mà mạng trở nên quan trọng như sức mạnh tính toán trong việc tăng tốc các bước đột phá khoa học.

Thách thức: Các nút thắt mạng trong máy tính nghiên cứu

Các tổ chức nghiên cứu phải đối mặt với những rào cản kỹ thuật đáng kể cản trở tiến bộ khoa học và sử dụng tài nguyên:

  • Không đủ băng thông cho khối lượng công việc dữ liệu nhiều:Các dụng cụ như kính hiển vi điện tử lạnh và mảng kính thiên văn tạo ra các bộ dữ liệu khổng lồ làm cho mạng 100G truyền thống bị áp đảo, tạo ra các nút thắt phân tích.
  • Tốc độ trễ MPI cao ảnh hưởng đến hiệu suất mô phỏng:Các ứng dụng Message Passing Interface (MPI) cho hóa học và vật lý tính toán bị trễ mạng, làm tăng đáng kể thời gian giải quyết cho các mô phỏng phức tạp.
  • CPU Overhead từ Network Protocol Processing:Tối đa 30% các chu kỳ CPU có giá trị có thể bị tiêu thụ bởi xử lý ngăn xếp mạng, cướp đi các nhà nghiên cứu các nguồn tài nguyên tính toán cho công việc khoa học thực tế của họ.
  • Các thách thức về đa thuê và an ninh:Hỗ trợ các nhóm nghiên cứu đa dạng về cơ sở hạ tầng chung đòi hỏi sự cô lập và bảo mật mạnh mẽ mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
Giải pháp: Công nghệ Mellanox ConnectX-7 SmartNIC

CácMellanox ConnectX-7adapter cung cấp một giải pháp toàn diện cho những thách thức này thông qua kiến trúc và khả năng tiên tiến của nó:

1. Hiệu suất 400Gb / s với độ trễ cực thấp

Với hỗ trợ cho 400GbE và NDR 400G InfiniBand, ConnectX-7 cung cấp băng thông cần thiết cho các ứng dụng nghiên cứu dữ liệu chuyên sâu nhất trong khi duy trì độ trễ dưới 600 nanosecond,đảm bảo rằng truyền thông mạng không bao giờ trở thành yếu tố hạn chế trong luồng công việc tính toán.

2. Hoạt động MPI tăng tốc bằng phần cứng

Bộ chuyển đổi có tính năng RDMA nâng cao tối ưu hóa các hoạt động tập thể MPI, giảm đáng kể chi phí đồng bộ hóa trong các mô phỏng quy mô lớn.Điều này dẫn đến khả năng mở rộng được cải thiện cho các ứng dụng chạy trên hàng ngàn nút.

3. Hoàn thành TCP/IP Offload và In-Network Computing

Bằng cách dỡ tải toàn bộ ngăn xếp mạng vào các lõi xử lý chuyên dụng của NIC,Mellanox ConnectX-7giải phóng các CPU máy chủ cho tính toán khoa học. Điều này bao gồm việc giảm tải đầy đủ mã hóa TLS / SSL, đảm bảo an ninh dữ liệu mà không bị phạt hiệu suất.

4. Tiền thuê đa cấp cao và chất lượng dịch vụ

Các cơ chế cô lập phức tạp cho phép nhiều nhóm nghiên cứu chia sẻ cùng một cơ sở hạ tầng một cách an toàn trong khi duy trì đảm bảo hiệu suất và bảo vệ dữ liệu,tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên và lợi nhuận đầu tư.

Kết quả có thể định lượng: Chỉ số hiệu suất và tác động nghiên cứu

Những người đầu tiên áp dụngMellanox ConnectX-7công nghệ trongnghiên cứu học thuậtmôi trường đã báo cáo kết quả biến đổi trên nhiều khía cạnh:

Domain ứng dụng Phương pháp đo Cải thiện Tác động của nghiên cứu
Hóa học tính toán MPI Latency Giảm 45% Mô phỏng động lực học phân tử nhanh hơn
Nghiên cứu về Genomics Tỷ lệ truyền dữ liệu 3.8x Tăng Các đường ống phân tích gen nhanh
Đào tạo AI Tính sẵn có của CPU 28% nhiều lõi hơn Các mô hình lớn hơn, chu kỳ đào tạo nhanh hơn
Mô hình khí hậu Thời gian chạy mô phỏng 32% Giảm Các mô hình phức tạp hơn, kết quả nhanh hơn
TCO của tổ chức Năng lượng mỗi Gbps Giảm 60% Chi phí hoạt động thấp hơn, bền vững hơn
Kết luận: Cho phép thập kỷ tiếp theo của khám phá khoa học

CácMellanox ConnectX-7đại diện cho nhiều hơn chỉ là một thành phần mạng; nó là một công nghệ chiến lược cho phép chonghiên cứu học thuậtBằng cách giải quyết các nút chai mạng quan trọng, nó cho phép các tổ chức nghiên cứu tối đa hóa đầu tư tính toán của họ, tăng tốc thời gian phát hiện,và giải quyết các câu hỏi khoa học ngày càng phức tạpĐối với giám đốc máy tính nghiên cứu và CIO, việc áp dụng công nghệ ConnectX-7 là một khoản đầu tư về cả lợi ích hiệu suất ngay lập tức và khả năng nghiên cứu dài hạn.