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

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

AIと高性能コンピューティングの時代において、従来のネットワークプロトコルは、アプリケーションのパフォーマンスを制限する大きなボトルネックを生み出しています。RDMAおよびRoCEテクノロジーを搭載したNVIDIAのネットワークアダプターソリューションは、データ伝送効率と遅延削減において革新的な改善をもたらします。

ネットワークのボトルネックの課題

最新のデータセンターは、AIトレーニング、機械学習推論、高性能コンピューティングワークロードから前例のない需要に直面しています。従来のTCP/IPネットワーキングは、いくつかの重要な制限事項を導入しています。

• プロトコル処理のための高いCPU使用率
• 複数のメモリコピーによる大きな遅延
• 大規模な展開におけるスケーラビリティの制限
• 全体的なシステムパフォーマンスに影響を与える非効率なリソース利用

RDMAテクノロジー：データ転送の革新

Remote Direct Memory Access（RDMA）は、オペレーティングシステムカーネルとCPUをバイパスして、システム間で直接メモリ間の通信を可能にします。NVIDIAのRDMA実装は以下を提供します。

• バッファオーバーヘッドを排除するゼロコピーデータ転送
• CPU使用率を3%未満に削減するカーネルバイパス
• ラック内通信で1.5マイクロ秒未満の遅延
• 分散アプリケーションの真の線形スケーラビリティ

RoCE：Converged Ethernet上のRDMA

RoCEは、RDMAの利点を標準的なイーサネットインフラストラクチャに拡張し、特殊なハードウェアなしで高性能ネットワーキングを実現します。NVIDIAのRoCE実装は以下を特徴としています。

• レイヤー3ネットワークルーティングのRoCE v2サポート
• 高度な輻輳制御メカニズム
• 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）
• 拡張データセンターTCP（DCTCP）互換性

パフォーマンス比較：従来型 vs. NVIDIAソリューション

主なアプリケーションシナリオ

NVIDIAネットワークアダプターソリューションは、複数のドメインで変革的なパフォーマンスを提供します。

• AIと機械学習： 数千のGPUにわたる分散トレーニング
• 高性能コンピューティング： 科学シミュレーションと研究ワークロード
• クラウドデータセンター： ストレージアクセスと仮想マシンの移行
• 金融サービス： 高頻度取引とリアルタイム分析

ソリューションアーキテクチャコンポーネント

完全なNVIDIAネットワーキングソリューションは、複数のテクノロジーを統合しています。

• ハードウェアオフロードエンジンを搭載したConnectXシリーズアダプター
• 統合データ処理用のBlueField DPU
• シームレスなアプリケーション統合のためのNVIDIAドライバーとSDK
• エンタープライズ展開のための管理および監視ツール

実装のベストプラクティス

正常な展開には、いくつかの要素を慎重に検討する必要があります。

• データセンターブリッジング（DCB）をサポートするネットワークインフラストラクチャ
• ロスレスイーサネット操作のための適切なQoS構成
• RDMA通信パターンに対するアプリケーションの最適化
• 包括的なテストおよび検証手順

RDMAおよびRoCEテクノロジーを搭載したNVIDIAのネットワークアダプターソリューションは、次世代の高性能ネットワーキングインフラストラクチャの基盤となります。これらの革新により、組織は従来のネットワークの制限を克服し、AIおよびデータ集約型アプリケーションにおけるコンピューティング投資の可能性を最大限に引き出すことができます。詳細はこちらこれらの最先端ソリューションを環境に実装する方法について。