Nvidia renforce les capacités de sa plateforme réseau InfiniBand afin de répondre aux exigences toujours plus fréquentes des fournisseurs de services cloud (CSP) et des centres de calcul haute performance en matière de performances, de sécurité et d’exécution de charges de travail modernes telles que l’intelligence artificielle (IA), l’analyse de données et le calcul haute performance (HPC).
Lors de l’événement virtuel GTC de l’entreprise, son fondateur et PDG Jensen Huang a dévoilé Quantum-2, une plateforme réseau InfiniBand Ethernet 400 gigabits qui comprendra non seulement le commutateur Quantum-2 de Nvidia, mais aussi les logiciels nécessaires à sa prise en charge, ainsi qu’un choix entre le contrôleur d’interface réseau ConnectX-7 (NIC) du fabricant et la future unité de traitement des données BlueField-3 (DPU).
Selon des responsables de Nvidia, cette nouvelle plateforme réseau arrive alors que les installations de calcul haute performance sont de plus en plus utilisées par davantage d’utilisateurs — dont beaucoup sont extérieurs à leur organisation — tandis que des CSP comme Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure et Google Cloud proposent davantage de services de calcul haute performance aux entreprises.
« Quantum-2 est la première plateforme réseau à offrir les performances d’un supercalculateur et la possibilité de partage du cloud computing », a déclaré Huang lors de son discours d’ouverture de la GTC. « Cela n’avait jamais été possible auparavant. Avant Quantum-2, il fallait choisir entre de hautes performances bare metal et une colocation sécurisée, jamais les deux. Avec Quantum-2, votre précieux supercalculateur sera natif du cloud et bien mieux exploité. »
Le calcul devient plus distribué
À mesure que le calcul se répartit davantage entre les centres de données sur site, plusieurs clouds publics et la périphérie, en forte croissance, le réseau devient l’outil de connectivité essentiel, non seulement pour acheminer les données, mais aussi pour les gérer et les sécuriser.
« Dans le calcul distribué, le réseau est le système nerveux central essentiel de l’ordinateur », a déclaré Huang. « Le réseau relie des milliers de GPU pour former un supercalculateur géant, déterminant son évolutivité et ses performances ultimes. »
Le Quantum-2 intègre une nouvelle puce de commutation InfiniBand gravée en 7 nanomètres — d’une taille comparable à celle du GPU A100 de Nvidia — ainsi que 64 ports à 400 Gb/s ou 128 ports à 200 Gbit/s, a indiqué le PDG. Il peut connecter jusqu’à 2 048 ports, une hausse considérable par rapport aux 800 ports du Quantum-1, tout en offrant une capacité de commutation plus de cinq fois supérieure. En outre, le Quantum-2 peut évoluer jusqu’à 1 million de points de terminaison au sein de la topologie d’interconnexion Dragonfly à trois sauts, soit 6,5 fois plus que la génération actuelle, a-t-il ajouté.
« La synchronisation à la nanoseconde permettra également aux centres de données cloud de faire partie du réseau de télécommunications et d’héberger des services radio 5G définis par logiciel », a déclaré Huang. « Si le supercalculateur DGX Selene de Nvidia était équipé aujourd’hui du Quantum-2, la bande passante totale atteindrait 224 000 gigaoctets par seconde, soit environ une fois et demie le trafic total sur Internet. »
À 400 Gb/s, le Quantum-2 double la vitesse du réseau et triple le nombre de ports réseau. Il triple les performances et réduit de six fois le besoin en commutateurs de fabric de centre de données, tout en diminuant de 7 % la consommation électrique et de 7 % l’espace occupé dans les centres de données, a-t-il précisé.
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Les nouveautés du Quantum-2
Parmi les principales nouveautés figure l’isolation des performances, qui empêche l’activité d’un locataire de perturber celle des autres, ainsi qu’un système de contrôle de la congestion natif du cloud et fondé sur la télémétrie, qui garantit que les émetteurs à haut débit ne saturent pas le réseau et ne bloquent pas le trafic. Il fournit un traitement en commutateur SHARPv3 avec 32 fois plus de moteurs d’accélération afin d’accélérer l’entraînement des applications d’IA, tandis qu’un système de synchronisation temporelle à la précision de la nanoseconde peut synchroniser les applications distribuées, notamment le traitement des bases de données, ce qui réduit la surcharge liée à l’attente et à la négociation au sein du réseau.
Le système offre des fonctionnalités de maintenance prédictive grâce à la plateforme Cyber-AI UFM de Nvidia.
Nvidia propose deux options réseau et de point de terminaison pour le Quantum-2. Selon des responsables de Nvidia, le ConnectX-7 intégrera 8 milliards de transistors et doublera le débit du ConnectX-6 ainsi que les performances de l’accès direct à la mémoire à distance (RDMA), de GPUDirect Storage, de GPUDirect RDMA et du calcul au sein du réseau. Le NIC est en phase d’échantillonnage en janvier.
De son côté, le BlueField-3 InfiniBand intégrera 22 milliards de transistors et 16 processeurs Arm 64 bits afin de décharger et d’isoler la pile d’infrastructure du centre de données. Il entrera en phase d’échantillonnage en mai 2022.
L’essor des unités de traitement des données (DPU)
Un éventail de fabricants de semi-conducteurs — non seulement Nvidia, mais aussi Intel, Broadcom, Marvell, Aruba Networks de Hewlett Packard Enterprise, et Xilinx (qu’AMD tente de racheter pour 35 milliards de dollars US) — exploitent des technologies telles que les réseaux de portes programmables (FPGA) pour développer des DPU, qui déchargent le CPU des tâches liées au réseau, au stockage et à d’autres fonctions afin d’accélérer les performances.
Nvidia, qui a élargi ses capacités réseau lorsqu’elle a racheté le fournisseur de solutions d’interconnexion Mellanox pour 6,9 milliards de dollars US en 2019, considère les DPU BlueField comme un moyen de transférer depuis le CPU tout un éventail de tâches qui, selon ses responsables, peuvent consommer jusqu’à 30 % de la capacité d’une puce de calcul. Huang a indiqué qu’environ 1 400 développeurs travaillaient avec les DPU BlueField.
Lors du salon, Nvidia a également annoncé BlueField DOCA 1.2, un ensemble de fonctionnalités de cybersécurité qui permettront aux entreprises de bâtir plus rapidement une architecture zero trust en déchargeant les logiciels d’infrastructure.
« La protection du périmètre et la segmentation des groupes de travail ne suffisent plus », a déclaré Huang. « Chaque point de contact des applications, des données, des utilisateurs et des appareils constitue une surface d’attaque potentielle. Puisque BlueField est le point de terminaison du réseau, nous pouvons sécuriser un centre de données à pratiquement chaque point de contact. »
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Les préoccupations en matière de sécurité s’intensifient
Il a souligné que le cloud computing et l’apprentissage automatique transforment tous deux la nature des centres de données, et que les applications fondées sur des conteneurs permettent aux hyperscalers d’étendre rapidement leurs environnements et d’accueillir simultanément des millions d’utilisateurs pour leur faire bénéficier de leurs services.
« La facilité d’extension et d’orchestration a un coût : le trafic est-ouest a augmenté de manière spectaculaire avec les échanges de messages entre machines, et ces applications désagrégées ouvrent de nombreux ports à l’intérieur du centre de données qu’il faut protéger contre les cyberattaques », a-t-il déclaré.
Le BlueField DOC 1.2, qui entrera en accès anticipé à la fin du mois, fait partie d’une plateforme de sécurité zero trust plus vaste qui comprend également Morpheus de Nvidia, un framework de deep learning proposant un nouveau workflow pour créer des empreintes numériques afin de détecter les anomalies du réseau et d’y répondre
Le commutateur Quantum-2 est disponible auprès d’un large éventail de fournisseurs d’infrastructures et de fabricants de systèmes, notamment Dell Technologies, HPE, Lenovo, IBM DataDirect Networks et Inspur.
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