NVIDIA ネットワークアダプター：高帯域幅、低遅延の適応とオフロードのパフォーマンス分析
October 27, 2025
今日のデータ集約型コンピューティング環境では、人工知能トレーニングからハイパフォーマンスコンピューティングに至るまで、ネットワークのパフォーマンスがアプリケーションにとって重要なボトルネックとなっています。NVIDIAネットワークアダプター、特にConnectXシリーズは、高度なハードウェアオフロードと最適化技術を通じて、これらの課題に対処するように設計されています。
最新のワークロードは、これまで以上にネットワークインフラストラクチャに多くのものを要求します。従来のネットワークインターフェースカード（NIC）は、以下の要件に対応するのに苦労しています。
- マルチ100GbE帯域幅機能
- 分散アプリケーション向けのサブマイクロ秒のレイテンシ
- 計算のためにプロセッサリソースを解放するためのCPUオフロード
- 大規模な信頼性の高いロスレスデータ伝送
NVIDIAアダプターはRDMA技術を実装しており、両方のコンピューターのオペレーティングシステムを介さずにシステム間で直接メモリアクセスを可能にします。これにより、従来のネットワークスタックのオーバーヘッドが回避され、次のような大きなパフォーマンス上の利点が得られます。
- データ転送におけるカーネルの関与を排除することにより、レイテンシを削減
- CPU使用率を削減し、プロセッサをアプリケーションワークロードのために解放
- 合理化された通信パスによるより高いメッセージレート
RoCEはRDMA機能を標準的なイーサネットネットワークに拡張し、特別なインフラストラクチャを必要とせずに高性能ネットワーキングを実現します。NVIDIAのRoCEの実装は以下を提供します。
- Priority Flow Control（PFC）によるロスレスイーサネット
- ルーティングされたネットワーク向けの拡張RoCEv2サポート
- 既存のデータセンターネットワーキング機器との互換性
NVIDIAネットワークアダプターは、ネットワーク処理タスクをNIC上で直接処理する洗練されたオフロードエンジンを組み込んでいます。
| オフロード機能 | 利点 | パフォーマンスへの影響 |
|---|---|---|
| TCP/IPオフロード | CPU使用率を削減 | 最大50％のCPU削減 |
| チェックサムオフロード | スループットを向上 | 200Gb/sでの回線速度パフォーマンス |
| VXLAN/NVGREオフロード | オーバーレイネットワークを高速化 | 仮想化オーバーヘッドを排除 |
ベンチマークテストでは、NVIDIA ConnectX-7アダプターは、次のような優れたパフォーマンス特性を示しています。
- RDMA操作のレイテンシは600ナノ秒
- ゼロパケットロスで400GbEでの回線速度スループット
- 最大スループットテスト中のCPU使用率は5％未満
- 最大2億5600万のキューと接続をサポート
これらの機能は、AIトレーニング、金融取引、科学計算、クラウドインフラストラクチャにおけるアプリケーションパフォーマンスの向上に直接つながります。
NVIDIAネットワークアダプターは、以下を含む包括的なハイパフォーマンスネットワーキング環境内でシームレスに動作するように設計されています。
- エンドツーエンドの最適化のためのNVIDIA Spectrumスイッチングインフラストラクチャ
- ネットワーキング、セキュリティ、ストレージ処理を組み合わせたNVIDIA BlueField DPU
- 標準化されたドライバを介した主要なオペレーティングシステムとハイパーバイザー
- KubernetesやOpenStackなどの一般的なオーケストレーションプラットフォーム
複数のGPUサーバー間での分散トレーニングには、効率的なパラメータ同期が必要です。NVIDIAアダプターのRDMAとRoCEの組み合わせは、通信オーバーヘッドを最小限に抑え、大規模モデルのトレーニング時間を短縮します。
金融アプリケーションは、可能な限り低いレイテンシを要求します。NVIDIAアダプターは、信頼性とメッセージ順序保証を維持しながら、サブマイクロ秒のレイテンシを提供します。
クラウドプロバイダーは、NVIDIAアダプターのオフロード機能を活用して、CPU要件を削減することにより、密度を向上させ、総所有コストを削減しています。
NVIDIAは、以下を含むネットワークアダプター技術の革新を続けています。
- 電力効率と密度を向上させるためのコパッケージドオプティクス
- 高速ネットワーキングのためのGPUコンピューティングとのより緊密な統合
- インライン暗号化やポリシー施行などの強化されたセキュリティ機能
- 新しい標準とより高いポート速度のサポート
データセンターのワークロードが進化し続けるにつれて、インテリジェントでオフロード対応のネットワークアダプターの重要性は高まる一方です。NVIDIAの技術ロードマップは、高性能ネットワーキングソリューションへの継続的な投資により、これらのニーズを予測しています。
インフラストラクチャへの投資を最大化しようとしている組織にとって、NVIDIAネットワークアダプターは、高帯域幅と低レイテンシの両方を必要とする次世代アプリケーションの基盤を提供します。詳細はこちらこれらのアダプターがネットワークパフォーマンスをどのように変革できるかについて。