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O que é SuperNIC?

A SuperNIC é um tipo de acelerador de rede para centros de dados de nuvem de IA que proporciona uma conectividade robusta e contínua entre servidores GPU.

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O que é SuperNIC?
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A IA generativa é a mais recente reviravolta no cenário digital em rápida mudança. Uma das inovações inovadoras que tornam isso possível é um termo relativamente novo: SuperNIC. Vamos mergulhar no universo do SuperNIC, desvendando o que é, como revoluciona ambientes de IA em nuvens Ethernet e quais vantagens extraordinárias oferece. A recente revelação da SuperNIC BlueField-3 pela NVIDIA marca um marco na otimização para cargas de trabalho de IA. Vamos analisar como essa inovação está remodelando a interseção entre IA e redes, destacando seu papel crucial no futuro da computação de IA.

O que é SuperNIC?

SuperNIC é uma nova classe de aceleradores de rede projetados para turbinar cargas de trabalho de IA em hiperescala em nuvens baseadas em Ethernet. Ele fornece uma conectividade de rede ultrarrápida para comunicação GPU-a-GPU, atingindo velocidades de até 400Gb/s usando acesso remoto direto à memória (RDMA) sobre tecnologia Ethernet convergente (RoCE).

As SuperNICs combinam as seguintes características exclusivas:

  1. Reordenação rápida de pacotes: Garante que os pacotes de dados sejam recebidos e processados na mesma ordem em que foram originalmente transmitidos, mantendo a integridade sequencial do fluxo de dados.
  2. Controle avançado de congestionamento: Utiliza dados de telemetria em tempo real e algoritmos conscientes da rede para gerenciar e prevenir congestionamentos em redes de IA.
  3. Computação programável no caminho de entrada/saída (I/O): Possibilita a personalização e extensibilidade da infraestrutura de rede em centros de dados de nuvem de IA.
  4. Design eficiente em termos de energia e perfil baixo: Acomoda eficientemente cargas de trabalho de IA dentro de orçamentos de energia restritos.
  5. Otimização completa para IA em todos os níveis: Inclui computação, rede, armazenamento, software do sistema, bibliotecas de comunicação e estruturas de aplicativos.

A NVIDIA recentemente apresentou a primeira SuperNIC do mundo projetada para computação de IA, baseada na plataforma de rede BlueField-3. Ela faz parte da plataforma NVIDIA Spectrum-X, onde se integra perfeitamente ao sistema de comutação Ethernet Spectrum-4.

Juntas, a SuperNIC BlueField-3 da NVIDIA e o sistema de comutação Spectrum-4 formam a base de uma malha de computação acelerada projetada especificamente para otimizar as cargas de trabalho de IA. O Spectrum-X oferece consistentemente níveis elevados de eficiência de rede, superando ambientes Ethernet tradicionais.

A Evolução do Cenário de IA e Redes

O campo da IA está passando por uma mudança sísmica, graças ao surgimento da IA generativa e de modelos de linguagem grandes. Essas tecnologias poderosas desbloquearam novas possibilidades, permitindo que os computadores lidem com novas tarefas.

O sucesso da IA depende fortemente da computação acelerada por GPU para processar grandes volumes de dados, treinar modelos de IA grandes e permitir inferências em tempo real. Esse novo poder computacional abriu novas possibilidades, mas também desafiou as redes de nuvem Ethernet.

A Ethernet tradicional, tecnologia que sustenta a infraestrutura da internet, foi concebida para oferecer ampla compatibilidade e conectar aplicativos fracamente acoplados. Não foi projetada para lidar com as exigências computacionais das cargas de trabalho modernas de IA, que envolvem processamento paralelo fortemente acoplado, transferências rápidas de dados e padrões de comunicação exclusivos, todos os quais exigem uma conectividade de rede otimizada.

As placas de interface de rede (NICs) tradicionais foram projetadas para computação de propósito geral, transmissão de dados universal e interoperabilidade. Nunca foram projetadas para lidar com os desafios únicos apresentados pela intensidade computacional das cargas de trabalho de IA.

As NICs padrão carecem dos recursos e capacidades necessários para transferência eficiente de dados, baixa latência e desempenho determinístico crucial para tarefas de IA. As SuperNICs, por outro lado, são projetadas especificamente para cargas de trabalho modernas de IA.

Vantagens das SuperNICs em Ambientes de Computação de IA

Unidades de processamento de dados (DPUs) oferecem uma variedade de recursos avançados, proporcionando alta taxa de transferência, conectividade de rede com baixa latência e muito mais. Desde sua introdução em 2020, as DPUs ganharam popularidade no campo da computação em nuvem, principalmente devido à capacidade de descarregar, acelerar e isolar o processamento de infraestrutura do centro de dados.

Embora DPUs e SuperNICs compartilhem uma variedade de recursos e capacidades, as SuperNICs são otimizadas exclusivamente para acelerar redes para IA. O gráfico abaixo mostra como elas se comparam:

Fluxos de comunicação de treinamento e inferência distribuídos de IA dependem fortemente da disponibilidade de largura de banda de rede para o sucesso. As SuperNICs, distinguindo-se por seu design elegante, escalam de maneira mais eficaz do que as DPUs, proporcionando impressionantes 400Gb/s de largura de banda de rede por GPU.

A proporção de 1:1 entre GPUs e SuperNICs dentro de um sistema pode aprimorar significativamente a eficiência da carga de trabalho de IA, levando a uma maior produtividade e resultados superiores para as empresas.

O objetivo exclusivo das SuperNICs é acelerar a rede para computação em nuvem de IA. Consequentemente, ela atinge esse objetivo usando menos poder computacional do que uma DPU, que requer recursos computacionais substanciais para descarregar aplicativos de uma CPU hospedeira.

Os requisitos de computação reduzidos também se traduzem em menor consumo de energia, o que é especialmente crucial em sistemas contendo até oito SuperNICs.

Recursos adicionais distintivos da SuperNIC incluem suas capacidades de rede dedicadas à IA. Quando integrada de maneira sólida a um switch NVIDIA Spectrum-4 otimizado para IA, ela oferece roteamento adaptativo, manipulação de pacotes fora de ordem e controle de congestionamento otimizado. Esses recursos avançados são fundamentais para acelerar ambientes de nuvem de IA com Ethernet.

Revolucionando a Computação em Nuvem de IA

A SuperNIC BlueField-3 da NVIDIA oferece vários benefícios que a tornam fundamental para a infraestrutura pronta para IA:

  • Eficiência máxima da carga de trabalho de IA: A SuperNIC BlueField-3 é projetada especificamente para computação massivamente paralela intensiva em rede, tornando-a ideal para cargas de trabalho de IA. Assegura que as tarefas de IA sejam executadas eficientemente, sem gargalos.
  • Desempenho consistente e previsível: Em data centers multi-inquilinos, onde várias tarefas são processadas simultaneamente, a SuperNIC BlueField-3 garante que o desempenho de cada trabalho e inquilino seja isolado, previsível e não afetado por outras atividades de rede.
  • Infraestrutura de nuvem multi-inquilino segura: A segurança é uma prioridade, especialmente em data centers que lidam com informações sensíveis. A SuperNIC BlueField-3 mantém níveis elevados de segurança, permitindo que vários inquilinos coexistam enquanto mantêm dados e processamento isolados.
  • Infraestrutura de rede extensível: A SuperNIC BlueField-3 não se limita em escopo – é altamente flexível e adaptável a uma miríade de outras necessidades de infraestrutura de rede.
  • Amplo suporte de fabricantes de servidores: A SuperNIC BlueField-3 se integra perfeitamente à maioria dos servidores de classe empresarial sem consumo excessivo de energia em data centers.

Em um cenário em que a IA impulsiona a próxima onda de inovação tecnológica, a SuperNIC BlueField-3 é uma peça vital na engrenagem. “No mundo em que a IA está impulsionando a próxima onda de inovação tecnológica, a SuperNIC BlueField-3 é uma peça vital na engrenagem”, afirmou Yael Shenhav, vice-presidente de produtos DPU e NIC da NVIDIA. “As SuperNICs garantem que suas cargas de trabalho de IA sejam executadas com eficiência e rapidez, tornando-as componentes fundamentais para viabilizar o futuro da computação de IA.”

Essa revolução na computação em nuvem de IA, liderada pela SuperNIC BlueField-3 da NVIDIA, destaca a importância de adaptar as redes para atender às demandas específicas das cargas de trabalho de IA modernas, abrindo caminho para inovações ainda mais emocionantes no campo em constante evolução da inteligência artificial.

Sources:
Marcus é o fundador da Seletronic. Além disso, é programador, e editor no site. Ama ajudar as pessoas a resolverem problemas com tecnologia, por isso criou esse site. Segundo ele: "A tecnologia foi feita para facilitar a vida das pessoas, então devemos ensinar a usá-la". Apesar de respirar tecnologia, ama plantas, animais exóticos e cozinhar.
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