高性能コンピューティング (HPC) ネットワークソリューション: InfiniBand が画期的なスーパーコンピューティング性能を実現

科学、工学、人工知能の最前線は、高性能コンピューティング（HPC）によって押し進められています。気候モデルのシミュレーションや新薬の発見から、大規模な生成AIモデルのトレーニングまで、これらのワークロードの複雑さと規模は指数関数的に増加しています。この急増は、スーパーコンピューターネットワーキングインフラに大きな圧力をかけ、ボトルネックになることなく、何千もの計算ノード間で膨大なデータセットを効率的に移動させる必要があります。インターコネクトはもはや単なる配管コンポーネントではなく、最新のスーパーコンピューターの中枢神経系です。

従来のネットワークアーキテクチャは、エクサスケールコンピューティングとAIの要求に追いつくことができないことがよくあります。HPCのアーキテクトと研究者は、いくつかの永続的な課題に直面しています。

• レイテンシ感度： Message Passing Interface（MPI）を使用する密結合並列アプリケーションは、レイテンシに非常に敏感です。マイクロ秒単位の遅延は、全体的なソリューションまでの時間を大幅に遅らせる可能性があります。
• 予測不可能なスループット： ネットワークの輻輳は、不安定なパフォーマンスを引き起こし、計算ノードがデータ待ちでアイドル状態になり、貴重な計算リソースを浪費し、ジョブの完了時間を増加させる可能性があります。
• 非効率なコレクティブ操作： 複数のノードが関与する削減やバリアなどの操作は、ホストCPUリソースを大量に消費し、コア計算タスクからサイクルを奪う可能性があります。
• スケーラビリティの制限： 多くのネットワークは、クラスターサイズが数万ノードにスケールしてもパフォーマンスと一貫したレイテンシを維持するのに苦労し、エクサスケール以降への道を妨げています。

NVIDIAのMellanox InfiniBandは、これらのHPCのボトルネックを克服するために特別に設計された、目的別のエンドツーエンドネットワーキングプラットフォームを提供します。これは単なるNICではなく、データの移動と計算をインテリジェントに加速するホリスティックなファブリックです。

• インネットワークコンピューティング（NVIDIA SHARP™）： これは、InfiniBandを際立たせる革新的な機能です。Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol（SHARP）は、コレクティブ操作（例：MPI Allreduce、Barrier）をCPUからスイッチネットワークにオフロードします。これにより、レイテンシが大幅に削減され、アプリケーション計算のためにホストCPUリソースが解放されます。
• リモートダイレクトメモリアクセス（RDMA）： Mellanox InfiniBandはネイティブRDMAをサポートしており、CPUを介さずに、あるノードのメモリから別のノードのメモリにデータを直接移動できます。この「カーネルバイパス」技術は、超低レイテンシと高帯域幅を実現するための基本です。
• 適応ルーティングと輻輳制御： ファブリックは、ホットスポットを回避するようにトラフィックを動的にルーティングし、ネットワークの均一な利用を保証し、アプリケーションのパフォーマンスに影響を与える前に輻輳を防止します。これにより、予測可能で一貫したパフォーマンスが得られます。
• シームレスなGPU統合（GPUDirect®）： GPUDirect RDMAなどのテクノロジーにより、InfiniBandファブリックを介して、異なるサーバーのGPUメモリ間でデータを直接フローさせることができ、マルチGPUおよびマルチノードAIトレーニングおよび科学計算ワークロードを加速するために不可欠です。

主要なスーパーコンピューティングセンターと研究機関へのMellanox InfiniBandの導入は、劇的で測定可能な結果をもたらしました。

Mellanox InfiniBandは、スーパーコンピューターネットワーキングのゴールドスタンダードとしての地位を確立し、世界で最も要求の厳しいHPCおよびAIワークロードに必要なパフォーマンス、スケーラビリティ、インテリジェンスを提供しています。インネットワークコンピューティングなどの革新を通じて、重要なネットワークのボトルネックを解決することにより、研究者や科学者がより速く画期的な結果を達成できるようにします。これは単なるインターコネクトではなく、人間の知識とイノベーションのための不可欠なアクセラレータです。