Как Ultra Ethernet формирует будущее рабочих нагрузок ИИ

По мере роста масштабов и сложности рабочих нагрузок ИИ традиционным сетям центров обработки данных становится всё труднее соответствовать их требованиям. В ответ на чрезвычайно высокий спрос на сверхвысокую пропускную способность, сверхнизкую задержку и детерминированные характеристики сети для обучения крупных моделей появилась новая сетевая парадигма: Ultra Ethernet (UE). Ultra Ethernet — это низкоуровневая сетевая архитектура, разработанная специально для ИИ и высокопроизводительных вычислений (HPC), которая стремительно становится магистральной основой центров обработки данных нового поколения.

Краткое руководство по Ultra Ethernet и альянсу UEC

Ultra Ethernet — это масштабная технологическая инициатива под руководством Ultra Ethernet Consortium (UEC). Консорциум объединяет множество гигантов отрасли, включая AMD, Arista, Broadcom, Cisco, HPE, Intel, Meta и Microsoft. Его основная цель ясна: обеспечить глубокую эволюцию традиционной технологии Ethernet, чтобы она полностью отвечала строгим требованиям рабочих нагрузок AI/ML, и благодаря открытой экосистеме с высокой совместимостью обеспечить предельную производительность, ранее достижимую только в закрытых проприетарных сетях, таких как InfiniBand.

UEC стремится полностью переработать архитектуру стека сетевых протоколов—от базового физического уровня до транспортного уровня. Его цель — обеспечить в Ultra Ethernet действительно масштабируемый обмен данными между узлами без потерь и с низкой задержкой, сохранив при этом два ключевых преимущества традиционного Ethernet: “открытую экосистему” и “исключительную экономическую эффективность.”

Почему Ultra Ethernet так важен в эпоху ИИ?

Ethernet уже вышел на передний план революции в суперкомпьютерных вычислениях. Данные за 2024 год показывают, что в рейтинге производительности суперкомпьютеров TOP500 Ethernet с долей 48.5% успешно обошёл InfiniBand (39.2%) и всё чаще используется в крупных суперкомпьютерных кластерах.

Однако современные рабочие нагрузки ИИ и HPC предъявляют чрезвычайно высокие требования к пропускной способности, крайне чувствительны к задержкам и требуют исключительно высокой детерминированности сетевого трафика. Даже традиционный Ethernet с протоколом RoCE (RDMA over Converged Ethernet) склонен проявлять слабые стороны—такие как потеря пакетов, усиление перегрузок и отсутствие детального управления трафиком—при столкновении с экстремальными требованиями кластеров ИИ с десятками тысяч ускорителей, что ограничивает вычислительную производительность всей системы.

Ultra Ethernet был создан именно для решения этих проблем. Он внедряет совершенно новый механизм управления перегрузками, интеллектуальные алгоритмы планирования передачи пакетов и транспортный уровень, действительно обеспечивающий передачу без потерь. Эти базовые инновации работают совместно, позволяя довести пропускную способность сети до предела и одновременно свести к минимуму задержки в хвосте распределения и сетевой джиттер, обеспечивая максимально эффективное горизонтальное масштабирование вычислительных кластеров до десятков тысяч GPU.

Будучи активным участником развития сетей ИИ нового поколения, QSFPTEK неизменно внимательно следит за прогрессом экосистемы UEC. В ответ на потребности в межсоединениях, возникающие при переходе от традиционного Ethernet к Ultra Ethernet, QSFPTEK продолжает совершенствовать свой ассортимент продукции 400G, 800G и даже оптические модули 1.6T и кабелей. Компания стремится помочь корпоративным центрам обработки данных освоить открытую экосистему Ethernet и создать сетевую основу с низкой задержкой, способную поддерживать экстремальную вычислительную мощность ИИ.

Эволюция от традиционного Ethernet к коммутаторам Ultra Ethernet

Развитие центров обработки данных для ИИ неразрывно связано с непрерывной эволюцией технологии коммутаторов Ethernet. С момента своего появления в мае 1973 года Ethernet успевал за меняющимися требованиями вычислительных систем благодаря исключительной гибкости и адаптивности своей архитектуры, постепенно утвердившись в качестве доминирующего мирового сетевого стандарта.

Коммутаторы Ethernet прошли пять значимых этапов развития :

Коммутаторы локальных сетей (LAN): эти коммутаторы первыми обеспечили экономичное подключение с высокой пропускной способностью, утвердив Ethernet в качестве стандарта де-факто для кампусных и корпоративных сетей.

Коммутаторы городских сетей (MAN): внедрили возможности маршрутизации уровня 3, успешно преодолев границы отдельных зданий и расширив покрытие Ethernet на весь город.

Коммутаторы операторского класса: комплексно повышают надёжность каналов связи, совершенствуют QoS (качество обслуживания) и механизмы безопасности, обеспечивая соответствие строгому стандарту высокой доступности 99.999% и позволяя международным операторам предоставлять огромные объёмы услуг голосовой связи, видео и передачи данных между континентами.

Коммутаторы центров обработки данных: со взрывным ростом облачных вычислений эти коммутаторы развились и стали поддерживать EVPN, RDMA и высокоавтоматизированные сетевые функции, с лёгкостью обеспечивая масштабное и бесшовное расширение облачных сред с миллионами виртуальных машин и хранилищами эксабайтного уровня.

Коммутаторы Ultra Ethernet: воплощают полноценное превращение Ethernet в сетевую основу вычислений нового поколения, оптимизированную для рабочих нагрузок ИИ и HPC, знаменуя решающий скачок в область суперкомпьютерных вычислений.

Чем Ultra Ethernet отличается от существующих сетевых протоколов?

Хотя современные протоколы, такие как TCP/IP, RoCE и InfiniBand, пытаются смягчить последствия резких всплесков трафика с помощью оптимизаций (например, механизмов раннего управления перегрузками), их базовая архитектура по-прежнему рассчитана на «сети общего назначения».

Такой универсальный характер приводит к острой нехватке специализированных передовых функций в экстремальных сценариях ИИ и HPC—таких как надёжная динамическая многопутевая передача, минималистичная логика настройки, а также высокая доступность и отказоустойчивость в крупномасштабных кластерах. Когда предприятия пытаются приспособить эти традиционные протоколы к рабочим нагрузкам ИИ, они часто сталкиваются с архитектурными уязвимостями и серьёзными узкими местами производительности.

В отличие от этого, Ultra Ethernet Consortium (UEC) напрямую использовал практический опыт своих ведущих участников в гипермасштабных развертываниях ИИ и HPC (например, масштаба 10,000 карт), чтобы адаптировать и перестроить сквозную сетевую архитектуру. UEC вышел за рамки подхода «лечения симптомов, а не причин», характерного для точечной оптимизации. Благодаря комплексному подходу к согласованным инновациям в аппаратном и программном обеспечении консорциум полностью преодолел предел производительности традиционного Ethernet или любой отдельно взятой сетевой технологии, создав по-настоящему высокоэффективное решение для межсоединений, «разработанное для ИИ».

Как работает Ultra Ethernet?

На архитектурном уровне система Ultra Ethernet построена на кластерах как основных структурных элементах и прежде всего объединяет вычислительные узлы с базовой сетевой инфраструктурой Fabric. Вычислительные узлы подключаются к сети через интерфейсы Fabric (то есть высокопроизводительные сетевые карты), а каждый физический интерфейс изначально поддерживает несколько логических конечных точек Fabric (FEPs). Вся сеть физически и логически разделена на несколько независимых плоскостей передачи данных, при этом соединения между FEPs внутри каждой плоскости обычно реализуются через матрицу высокопроизводительных коммутаторов.

Для точной адаптации к базовым характеристикам трафика в различных бизнес-сценариях кластер Ultra Ethernet предлагает два основных режима работы:

• Режим параллельных заданий:Предназначен для высокопроизводительных вычислений (HPC) и распределенного обучения ИИ. Этот режим поддерживает интенсивный одновременный обмен данными по схеме «многие ко многим» между огромным количеством узлов, обеспечивая эффективную синхронизацию и бесперебойное выполнение масштабных задач параллельных вычислений.

• Режим клиент/сервер:Ориентирован на сценарии с интенсивной обработкой данных. Этот режим поддерживает высоконадежный постоянный механизм взаимодействия “запрос-ответ” между клиентами и выделенными серверными узлами, что делает его идеальным выбором для сценариев, требующих частого и стабильного совместного использования ресурсов—например, доступа к распределенному хранилищу и выделения серверов параметров.

Итоги

Ultra Ethernet — это гораздо больше, чем просто «более быстрый Ethernet». Это полное переосмысление логики работы сетей центров обработки данных в эпоху ИИ. Благодаря совместной поддержке многочисленных лидеров отрасли и четкой технической дорожной карте Ultra Ethernet быстро становится краеугольным камнем вычислительных сетей ИИ следующего поколения.

QSFPTEK полностью готова к этому историческому сдвигу сетевых парадигм и уже выпустила высокопроизводительные коммутаторы 800G Ultra Ethernet, специально разработанные для ресурсоемких рабочих нагрузок ИИ будущего. Готовы придать сети вашего центра обработки данных для ИИ новый мощный импульс? Свяжитесь с командой QSFPTEK уже сегодня, чтобы ознакомиться с нашим ассортиментом высокопроизводительных коммутаторов—глубоко оптимизированных для сценариев HPC/AI—и нашими комплексными решениями для высокоскоростных межсоединений.