NVIDIAネットワークアダプターソリューション：RDMA/RoCE低遅延伝送最適化のためのアーキテクチャフレームワーク

NVIDIAネットワークアダプタソリューションは、ハードウェアからアプリケーションレベルへのデータ転送を最適化するように設計された多層アーキテクチャを採用しています。この統合アプローチにより、多様なインフラストラクチャ環境全体でシームレスな動作を保証し、可能な限り低いレイテンシと最高のスループットを維持します。

NVIDIA ConnectXネットワークアダプタは、ソリューションのハードウェアバックボーンを形成し、以下を特徴としています。

• デュアルポート100/200/400 GbE接続オプション
• RoCEとInfiniBandの両方をサポートするハードウェアベースのRDMAエンジン
• インテリジェントなフロー制御を備えた高度なパケット処理パイプライン
• 最大帯域幅を実現するPCIe 4.0/5.0ホストインターフェース

Remote Direct Memory Access（RDMA）の実装は、以下を通じて従来のネットワークボトルネックを解消します。

• オペレーティングシステムカーネルをバイパスするゼロコピーデータ転送
• アプリケーションメモリ空間へのデータの直接配置
• ネットワークアダプタハードウェアへのトランスポート層オフロード
• アプリケーションワークロードのためにホストリソースを解放するCPUバイパスメカニズム

Converged Ethernet（RoCE）上のRDMAは、標準的なイーサネットインフラストラクチャ上で高性能なRDMA操作を可能にし、特定の最適化を行います。

• レイヤー3ネットワーク全体でのルーティングを可能にするRoCE v2サポート
• フロー制御のための明示的輻輳通知（ECN）
• ロスレスイーサネットのための優先度ベースのフロー制御（PFC）
• 安定したパフォーマンスのための拡張輻輳制御アルゴリズム

人工知能ワークロードの場合、ソリューションは特殊なアーキテクチャを実装しています。

• ネットワークとGPUメモリ間の直接データ転送のためのGPUダイレクトRDMA
• 最適化されたコレクティブ操作のためのNCCL（NVIDIA Collective Communications Library）統合
• 大規模モデルトレーニングをサポートするマルチホストアダプタ構成
• 簡素化されたクラスタ操作のための自動ファブリック管理

ソリューションは、NVMe-over-Fabricsの実装を通じてストレージワークロードに拡張されます。

• NVMe-of-TCPおよびNVMe-of-RDMAターゲットサポート
• アダプタハードウェアへのストレージプロトコル処理オフロード
• エンドツーエンドのサービス品質保証
• 暗号化オフロードを含む統合セキュリティ機能

ソリューションは、包括的なパフォーマンスチューニング機能を組み込んでいます。

• 最適なパス選択のための適応ルーティングアルゴリズム
• ワークロードパターンに基づく動的割り込み調整
• トラフィック優先順位付けのためのサービス品質（QoS）ポリシー
• パフォーマンス分析のための包括的な監視とテレメトリ

正常な導入は、構造化されたアプローチに従います。

• 評価フェーズ： インフラストラクチャの評価と要件分析
• 設計フェーズ： ネットワークアーキテクチャの計画と構成仕様
• 導入フェーズ： ハードウェアのインストールとソフトウェアの構成
• 最適化フェーズ： パフォーマンスチューニングと検証テスト

NVIDIAネットワークアダプタソリューションを実装している組織は、通常、以下を達成します。

• 分散アプリケーションのネットワークレイテンシを85〜95％削減
• ネットワーク処理のCPU使用率を60〜80％削減
• データ集約型ワークロードのアプリケーションスループットを3〜5倍向上
• インフラストラクチャの統合による総所有コストの大幅な削減

RDMAおよびRoCE最適化を備えたNVIDIAネットワークアダプタソリューションは、データセンターネットワーキングのパフォーマンスを変革するための完全なアーキテクチャフレームワークを表しています。高度なハードウェア機能と洗練されたソフトウェア統合を組み合わせることで、組織は最も要求の厳しいワークロードに対して、これまでにないレベルの効率性とパフォーマンスを達成できます。データ集約型アプリケーションが進化し続ける中、このソリューションは、次世代のコンピューティング要件をサポートし、標準ベースの実装を通じて投資保護を維持するために必要な基盤となるインフラストラクチャを提供します。