Cornelis ja Hammer HPC -ratkaisut mahdollistavat läpimurtoja eurooppalaisessa fysiikassa ja biotieteissä

Euroopan fysiikan ja biotieteiden yhteisöt ovat siirtymässä uuteen äärimmäisen mittakaavan laskennan aikakauteen: eksaskaalan luokan järjestelmät, biljoonien parametrien tekoäly, datanälkäiset instrumentit ja työnkulut, jotka yhdistävät simuloinnin, analytiikan ja tekoälyn samassa työssä. Tässä on karu totuus, jonka useimmat ihmiset myöntävät vasta raa'an ensimmäisen mittakaavan testin jälkeen: verkko on pullonkaula, eivät näytönohjaimet, eivät tallennustila, eivätkä edes suoritin.

Tässä kohtaa Cornelis CN5000 Omni-Path® ja Hammerin HPC-ratkaisun suunnittelu ja toimitus sopivat yhteen: rakenne, joka on suunniteltu toimimaan ennustettavasti raskaan kuormituksen aikana, yhdistettynä lähestymistapaan, joka auttaa eurooppalaisia ​​organisaatioita suunnittelemaan, validoimaan, ottamaan käyttöön ja tukemaan sovellustensa mukaista arkkitehtuuria.

Mitä on muuttunut eurooppalaisessa tutkimuslaskennassa ja miksi verkostolla on nyt enemmän merkitystä kuin koskaan

Fysiikka ja biotieteet kohtaavat molemmat samanlaisia ​​painepisteitä:

• Laajamittaiset MPI-kollektiivit (allreduce/alltoall), herkät häntälatenssille
• Paljon pieniä viestejä, joissa viestinopeus on yhtä tärkeä kuin kaistanleveys
• Lähetys- ja purskeinen liikenne (yleistä tekoälyn koulutuksessa, rekonstruoinnissa ja analytiikan sekoituksissa)
• Synkronointipainotteinen simulaatio, jossa jitteristä tulee hukkaan heitettyä laskenta-aikaa

Kun yhteenliitäntä ruuhkautuu tai aiheuttaa pitkiä viiveitä, käyttöaste romahtaa – kalliit kiihdyttimet odottavat käyttämättömänä seuraavan erän tai kollektiivin valmistumista.

CN5000 yksinkertaisesti: mikä se on ja mitä se on suunniteltu korjaamaan

Cornelis CN5000 Omni-Path on skaalautuva verkkoalusta, joka on suunnattu tekoäly- ja HPC-ympäristöille, joissa vaaditaan suurta läpimenoaikaa ja vakaata suorituskykyä myös järjestelmän ollessa kiireinen.

Muutamia käytännön vinkkejä, joilla on merkitystä HPC-tiimeille:

• 400G porttikohtainen kytkentä (CN5000-kytkimiä kutsutaan yleisesti 48-porttisiksi 400G-luokan kytkimiksi, jotka tarjoavat erittäin suuren kokonaiskaistanleveyden kytkintä kohden)
• Erittäin korkea pakettien käsittelykyky (kriittinen pienviestien HPC-liikenteelle)
• Suunnittelussa keskitytään suorituskykyerojen välttämiseen häviöttömän toiminnan, verkkojen ruuhkanhallinnan, monipolkureitityksen ja vankan virtauksenhallinnan avulla

Ydinajatus: pitää kommunikaatio ennustettavana, kun klusteri on täynnä oikeita töitä, ei vain silloin, kun suoritetaan idealisoituja testejä hiljaisella rakenteella.

Mihin Hammer sopii: CN5000-kyvykkyyden muuttaminen käyttöönotettavaksi eurooppalaiseksi ratkaisuksi

CN5000 on kangasteknologiaa. Hammerin arvo piilee sen toimivuudessa tosielämässä – suorituskykytavoitteiden tasapainottamisessa hankintarajoitusten, aikataulujen, työmaastandardien ja operatiivisen valmiuden kanssa.

Käytännössä se tarkoittaa yleensä seuraavaa:

• Sovellustarpeiden (MPI, tekoälykoulutus, putkilinja-analytiikka) muuntaminen skaalautuvaksi verkostosuunnitteluksi
• -Suorituskyvyn validointi oikeilla testeillä (ei pelkästään toimittajan oletusarvoisilla vertailuarvoilla)
• Integroidun ratkaisun toimittaminen:
  • Vaihtaminen
  • Kaapelointi
  • Isäntäyhteys
  • Kokoonpano
  • Käyttöönoton tuki
• Tiimien toiminnan tukeminen:
  • Seuranta
  • Muutoshallinta
  • Varaosastrategia
  • Toisen päivän tukimallit

Vertailutaulukko: CN5000 vs. yleiset HPC/AI-yhteenliittämismenetelmät

"Paras" yhteenliitäntä riippuu työmäärästä, mittakaavasta ja toiminnallisista ominaisuuksista. Alla oleva taulukko on käytännöllinen arkkitehtuuritason vertailu, jota voit käyttää suunnittelukeskusteluissa alkuvaiheessa.

Jos haluat tylyn nyrkkisäännön: suurteholaskenta ja tieteellinen tekoäly eivät tarvitse vain nopeita linkkejä; ne tarvitsevat rakenteen, joka pysyy järjissäsi, kun kaikki kommunikoivat samanaikaisesti.

Käytännönläheinen suunnitelma: CN5000:n käyttöönotto Euroopan fysiikassa ja biotieteissä

1) Aloita tietoliikenneprofiilista (ei porttimääristä)

Kysy kysymyksiä, kuten:

• Olemmeko kollektiivisesti hallittuja (allreduce/alltoall)?
• Olemmeko viestinopeussidonnaisia ​​(paljon pieniä viestejä)?
• Näemmekö suorituskyvyn laskuja, kun järjestelmä on kiireinen?
• Odottavatko näytönohjaimet synkronointia?

Tämä määrittää, kannattaako optimoida kaistanleveys, viive, häntäkäyttäytyminen vai tasapainoinen lähestymistapa.

2) Suunnittele skaalausvaiheita varten, älä yksittäistä tilannekuvaa

Monet eurooppalaiset organisaatiot skaalautuvat vaiheittain:

• Pod- tai telinemittakaavan arvonmääritys
• Monihyllytuotanto
• Moniklusteri- tai liittoutunut kasvu

CN5000-verkkorakenteen tulisi heijastaa tätä alusta alkaen, mukaan lukien topologia, kaapelointistrategia, kasvuportit ja toiminnalliset rajat.

3) Vahvista oikealla tieteellä Älä pysähdy mikrovertailuarvoihin. Sisällytä:

• MPI-kollektiivit aiotussa mittakaavassa
• Minisovellukset ja edustavat ytimet
• Tekoälyn koulutusviestintätestit (kollektiivisesti raskaat vaiheet)
• Sekalaisten vuokralaisten stressitestit, jos käytössäsi on jaettu infrastruktuuri

Tavoitteena on havaita ”hiljaiset laboratoriovoitot” verrattuna ”tuotantotodellisuuden voittoihin” varhaisessa vaiheessa, kun muutokset ovat vielä edullisia.4) Ota käyttöön varhainen käyttöönotto (koska projektit joko onnistuvat tai kaatuvat jo toisena päivänä)

Suunnitelma:

• Telemetria ja kojelaudat (latenssi, ruuhkasignaalit, linkkivirheet, hotspotit)
• Muutoshallinta (laiteohjelmisto, konfiguraatiosiirtymä, hallittu käyttöönotto)
• Varaosien ja vikasietoisuuden suunnittelu

Tässä kohtaa Hammerin toimitus- ja tukilähestymistapa voi kuroa umpeen kuilua nopean verkkorakenteen ja hallittavan palvelun välillä.

Eurooppalaisten laboratorioiden ja tutkimuslaitosten referenssiarkkitehtuurimallit

Tässä on kolme yleistä mallia, jotka toimivat hyvin rakennettaessa CN5000:n ympärille fysiikan ja biotieteiden ympäristöissä

Kuvio A: ”Tiederyhmä” nopeaa käyttöönottoa varten

• 1–2 laskentatelinettä (CPU tai GPU)
• Omistettu CN5000-lehtien kytkentä
• Selkeät sisään- ja uloskäyntirajat tallennustilaan ja laajempaan kampusverkkoon
• Ihanteellinen todellisten työmäärän hyötyjen osoittamiseen ja operatiivisten tiimien kouluttamiseen

Kuvio B: Yhdistetty tekoäly- ja HPC-tuotantoklusteri

• Erilliset loogiset osiot tai jonot seuraaville:
  • Tekoälykoulutus
  • Simulointi
  • Dataputket
• Kangas on suunniteltu välttämään meluisten naapureiden vaikutuksia huippuharjoitusten aikana
• Painopiste ennustettavissa olevissa kollektiiveissa ja vakaissa työaikoissa

Kuvio C: Moniklusterikasvu jaettujen palveluiden avulla

• Useita CN5000-tuettuja klustereita (esim. biotieteiden kuvantaminen, fysiikan simulointi)
• Jaetut palvelut:
  • Todennus
  • Aikataulutuskäytäntö
  • Seuranta
  • Säilytys
• Kangasstrategia keskittyy toistettavuuteen: ”Voimme ottaa tämän käyttöön uudelleen luottavaisin mielin.”

Ei ole olemassa yhtä ainoaa ”oikeaa” suunnittelua – kyse on siitä, että voit sovittaa topologian ja toimintamallin organisaatiosi todelliseen toimintaan.

Tiedonhallinta, tietoturva ja yhteistyö kaikkialla Euroopassa

Fysiikka ja biotieteet sijaitsevat usein datan hallintaspektrin vastakkaisissa päissä – suhteellisen avoimesta kokeellisesta datasta joillakin fysiikan aloilla erittäin arkaluontoiseen ihmisdataan osissa biotieteitä. Nykyaikaisen suurteholaskentaverkon suunnittelun on tunnustettava tämä todellisuus.

Kun CN5000-pohjaista infrastruktuuria otetaan käyttöön eurooppalaisissa ympäristöissä, on tärkeää rakentaa sisään

• Segmentointi suunnittelun mukaan (projektit, vuokralaiset, säännellyt tietojoukot)
• Auditoitavissa oleva muutoshallinta (kuka muutti mitä, milloin ja miksi)
• Selkeät rajat tallennustilaan ja ulkoisiin verkkoihin (minimoi yllättävät datareitit)
• Yhteistyövalmius (tuki federoiduille käyttöoikeusmalleille tarvittaessa)

Mikään tässä ei ole pröystäilevää, mutta se on usein ero "nopean klusterin" ja "organisaation luotettavan alustan" välillä.

Yleisiä käyttötapauksia, joissa CN5000 + Hammer-toimitus voi liikuttaa neulaa

Tekoälykoulutus tieteellisille malleille

• Kollektiivit, synkronointipisteet ja purskekuviot hallitsevat
• Ennustettavuus kuormituksen alla parantaa tulosten saamisen nopeutta

Laajamittainen simulointi synkronointipisteillä

• Häntälatenssi ja jitter voivat vaikuttaa vakavasti tiiviisti kytkettyyn fysiikan simulaatioon
• Viestinopeus ja vakaa toiminta ovat tärkeitä

Kuvantamis-, rekonstruointi- ja moniomiikkaputket

• Työnkulut yhdistävät kaistanleveyttä vaativia vaiheita ja viestintäpainotteisia sekoitusjaksoja
• Usein suoritetaan samanaikaisesti useiden tiimien kesken

Usein kysytyt kysymykset: Miten CN5000 Omni-Path auttaa oikeissa HPC + AI -klustereissa

Kuinka Cornelis CN5000 Omni-Path parantaa HPC:n ja tekoälyn suorituskykyä todellisissa klustereissa?

Tuotantoklustereissa rajoitteena ei usein ole läpimenoaika, vaan ruuhkautuminen ja pitkä häntälatenssi. CN5000 on rakennettu pitämään tiedonsiirto ennustettavana kuormituksen aikana, jotta työt eivät osu "suorituskyvyn laskuun", kun useat vuokraajat tai useat tasot kommunikoivat samanaikaisesti.

Käytännössä se johtuu Omni-Path-suunnittelusta, joka korostaa:

• Häviötön toiminta luottopohjaisella virtauksenhallinnalla (joten et joudu paineen alla hävikki-/uudelleenlähetysspiraaliin).
• Hienojakoinen mukautuva reititys / monireittinen reititys ohimenevien kuumien kohtien ohittamiseksi.
• Aktiivinen ruuhkautumisen hallinta (usein kuvattu kytkimen tietoiseksi tahdistukseksi/hidastukseksi) häntävaikutusten vähentämiseksi.

Nettovaikutus: vähemmän pysähdyksiä kollektiivisissa ja synkronointivaiheissa ja parempi kiihdyttimien käyttöaste, kun kudos on kiireinen.

Minkä tyyppiset työkuormit hyötyvät eniten CN5000:sta fysiikassa ja biotieteissä?

CN5000 toimii yleensä parhaiten, kun jitter ja häntälatenssi hallitsevat tuloksia, erityisesti:

• Tiukat MPI-kollektiivit (esim. allreduce/alltoall) skaalautuvasti
• Korkean viestinopeuden sovellukset, joissa on paljon pieniä viestejä
• Synkronointipainotteiset simulaatiot, joissa muutama hidas rivi vetää aika-askelta
• Purskeinen tai paljon sisäänlähetyksiä sisältävä liikenne, jota havaitaan monisolmuisessa tekoälykoulutuksessa, rekonstruointiputkissa ja sekoituspainotteisessa analytiikassa

Jos profilointisi lisää kollektiiveissa, esteissä tai halo-vaihdoissa vietettyä aikaa skaalatessasi sitä laajemmalle, tämä on ongelmaluokka, johon CN5000 on suunniteltu ratkaisemaan.

Miksi verkosta tulee pullonkaula ennen näytönohjaimia tai skaalautuvaa tallennustilaa?

Klusterien skaalautuessa koordinointiin (gradientit, vähennykset, vaihdot, esteet) käytetään enemmän seinäaikaa. Kun ilmenee ruuhkia tai pitkän hännän viiveitä, nopeimmat solmut ja näytönohjaimet päätyvät odottamaan hitaimpia tietoliikennetapahtumia. Käyttöaste voi romahtaa, vaikka "huippukaistanleveys" näyttäisi paperilla vahvalta.

Mitä "häviötön" tarkoittaa käytännössä? Käytännössä "häviötön" tarkoittaa pakettien katoamisen ja uudelleenlähetyksen välttämistä, mikä pahentaa ruuhkaa ja luo viivepiikkejä. Nämä piikit ilmenevät hitaina kollektiiveina ja arvaamattomina töiden valmistumisaikoina.

CN5000 on sijoitettu häviöttömän ja ruuhkattoman tiedonsiirron ympärille käyttämällä luottopohjaista virtauksensäätöä ja mukautuvaa reititystä vakauden ylläpitämiseksi sekakuormituksessa.

Miten CN5000 eroaa InfiniBandista tai korkean suorituskyvyn Ethernetistä (RoCE)?

Korkealla tasolla:

• CN5000 (Omni-Path): Positioitu kokonaisvaltaiseksi skaalautuvaksi rakenteeksi, joka on viritetty ennustettavaan suorituskykyyn kuormituksen aikana hyödyntäen häviötöntä toimintaa, mukautuvaa reititystä ja ruuhkanhallintaa ensiluokkaisina suunnittelutavoitteina.
• InfiniBand: laajalti käytössä huippuluokan HPC:ssä, jossa on syvä ekosysteemi ja kypsät toimintatavat (erinomainen suorituskyky, laaja toimittajatuki).
• RoCE / tehokas Ethernet: Toiminnallisesti tuttu ja suorituskykyinen, mutta vaatii tyypillisesti kurinalaisuutta PFC/ECN-suunnittelussa, puskuroinnissa, QoS:ssä ja kohinaisten naapureiden hallinnassa, jotta vältetään yllätykset häntälatenssista skaalautuvassa käytössä.

On myös syytä todeta suoraan: CN5000:n "täydet hyödyt" kuvataan tyypillisesti tulevan kokonaisvaltaisesta Omni-Path-ratkaisusta (kytkimet + verkkokortit) sen sijaan, että datapolussa yhdistettäisiin ja yhdisteltäisiin niitä.

Mitä Hammer oikeastaan ​​tarjoaa CN5000-pohjaisessa HPC-projektissa?

Hammer tekee yhteenliitännästä päivittäisessä käytössä olevan ratkaisun, joka tyypillisesti kattaa seuraavat asiat:

• Vaatimukset → verkkosuunnittelu: (topologia, ylitilaustavoitteet, kasvusuunnitelma, kaapelointistrategia)
• Validointi: testisuunnitelmat, jotka heijastavat todellisia työkuormia (ei vain hiljaisen laboratorion mikrovertailuarvoja)
• Kokoonpano ja käyttöönotto: kytkimet, optiikat/kaapelit, isäntäyhteydet, konfigurointimallit, vaihtotuki
• Toiminnot: valvonta-/telemetriaodotukset, muutoshallinta, varaosastrategia ja tukirunbookit

Miten CN5000-verkko tulisi validoida ennen sitoutumista täyteen käyttöönottoon?

Käytännön käyttöönottoa edeltävä validointi sisältää yleensä seuraavat asiat:

• MPI-kollektiiviset testit aiotussa mittakaavassa (ei vain yksittäisessä telineessä)
• Mini-sovellukset / edustavat ytimet todelliselta käyttäjäkunnaltasi
• Tekoälykommunikaatiotestit, jotka korostavat kollektiivisesti raskaita vaiheita (ja päällekkäisiä kaavoja)
• Sekalaisten vuokralaisten stressitestit meluisten naapureiden vaikutusten ja pitkän hännän käyttäytymisen paljastamiseksi

Tavoitteena: havaita tapaukset, joissa "hiljaisen laboratorion voitot" eivät käänny tuotantoon – samalla kun topologian ja käytäntöjen muutokset ovat edelleen edullisia.

Miten suunnittelemme CN5000-verkoston vaiheittaista kasvua varten eurooppalaisissa tutkimuspaikoissa?

Monet ohjelmat skaalautuvat vaiheittain (pod → moniräkki → moniklusteri/federaatio). Yleisiä suunnittelumuutoksia, jotka tekevät kasvusta kivutonta:

• Valitse topologia, jolla on selkeä laajennuspolku (kasvuun varatut portit, ennustettava kaapelointi)
• Määrittele toiminnalliset rajat ajoissa (vuokralaiset/osiot/jonot, QoS-odotukset)
• Suunnittele, miten käsittelet muutostenhallintaa ja "laajennussädettä" räkkejä tai toimipisteitä lisättäessä

Tällä tavoin skaalaus ei vahingossa aiheuta uusia hotspot-alueita tai meluisten naapureiden käyttäytymistä

Miten CN5000-käyttöönotot voivat tukea tiedonhallintaa ja -turvallisuutta kaikkialla Euroopassa?

Säännellyissä biotieteiden ympäristöissä verkko on osa hallinnon ohjaustasoa. Tyypillisiä malleja ovat:

• Segmentointi projektin/vuokralaisen mukaan (jotta säännellyt tietojoukot eivät jaa yllätyksiä)
• Auditoitava kokoonpano + muutostenhallinta, joka on linjassa suojausmallisi kanssa
• Selkeät rajat tallennustilaan ja ulkoisiin verkkoihin vahingossa tapahtuvan tiedon ulostuloreittien välttämiseksi
• Kun yhteistyötä tarvitaan, harkitse yhteenliitettyjä käyttöoikeusmalleja ad-hoc-vertaisyhteyden sijaan

Keskeiset opit eurooppalaisille tutkimusjohtajille

• Verkko on yhä enemmän ratkaiseva tekijä fysiikan ja biotieteiden todellisen suorituskyvyn kannalta, erityisesti tekoälyn ja suurteholaskentaan perustuvien sekakuormien kanssa.
• Cornelis CN5000 pyrkii ennustettavaan suorituskykyyn skaalautuvassa järjestelmässä, jossa ruuhkautumiskäyttäytyminen ja häntälatenssi usein hallitsevat töiden valmistumisaikaa.
• Hammer auttaa muuttamaan tämän kyvykkyyden toimivaksi eurooppalaiseksi ratkaisuksi:
  • Suunniteltu
  • Vahvistettu
  • Käyttöönotettu

Toimii palveluna – ei vain kokoelmana tehokkaita komponentteja. Ota yhteyttä asiantuntijoihimme jo tänään keskustellaksesi Cornelis Networks Solutionsista

Haluatko tietää lisää?