网络的智能应该放在哪里:网卡、交换机还是 xPU

发布网友发布时间：2024-05-04 21:14

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热心网友时间：2024-07-15 14:30

智能网络的未来布局：网卡、交换机与xPU的较量

在当今数据中心的高速发展中，网络智能的部署与选择已经成为关键。随着技术的不断演进，我们面临的问题是：这些智能功能应安放在网卡、交换机，还是更为创新的xPU上？让我们深入探讨这些选项的优劣与适用场景。

智能网卡：On-path与Off-path的抉择

像华为1822和Mellanox BlueField这样的智能网卡，以其FPGA或ASIC技术，如微软的Catapult，正推动数据中心网络性能的提升。微软从FPGA加速Bing搜索开始，扩展到网络虚拟化，通过减少CPU资源消耗，展现了其在性能优化上的潜力。然而，智能网卡的部署成本较高，如低端FPGA，通过规模效应可以降低成本约200美元，但需权衡Host上的CPU资源和成本效益。

微软的GFT和FPGA在数据面处理中扮演重要角色，虽然编程复杂，但可通过C语言简化。这种灵活性适用于长期部署、逻辑复杂的任务，如大规模网络虚拟化。对于大规模应用，如Azure和AWS，自研的ASIC或FPGA智能网卡提供了更低的网络虚拟化成本，而Bare Metal Instance则依赖于智能网卡来保障安全隔离。

网络处理器（NP）与深度处理单元（DPU）：灵活性与效率

NP，如Netronome和Cavium的产品，内置专用核心和硬件加速器，如ARM或MIPS，提供了高效的数据处理和编程灵活性。它们在报文头插入等操作中展现优势，但大流量可能带来pipeline*。而DPU，结合了SmartNIC和NP的特性，支持操作系统和DPDK编程，能进一步提升性能，尤其在存储虚拟化方面。

交换机的智能进化

智能交换机如Barefoot Tofino，通过分布式系统加速和AI功能，如SHARP，提升了数据传输效率。然而，英特尔的战略重心转移影响了交换机的创新。Broadcom、华为和英伟达等厂商在交换机智能化方面持续发展，学术研究则聚焦于交换机功能的扩展，如数据聚合和流量控制。

对于高性能的AI训练，如LLaMA 70B模型，直接连接存储和NVLink的高效互联至关重要，它们减少了CPU瓶颈并优化了延迟。NVLink的直接GPU通信设计消除了传统的PCIe架构带来的高延迟问题。

智能网卡与交换机的协作与挑战

选择智能网卡时，要考虑ASIC/FPGA的大规模部署和NP/DPU的灵活性。P4编程抽象提供了丰富的功能，有助于智能网卡和交换机协同工作。交换机不仅负责流量控制，还通过数据聚合等操作优化网络性能。

网络设备的智能化，如英伟达的Direct P2P架构，通过优化GPU间通信，解决了AI训练中的带宽和延迟问题。AI与Cloud的融合，需要硬件支持，如DPU优化云网络与AI网络间的交互效率。

未来之路：灵活部署与模型需求

在SDN时代，AI通信通过预规划路径提高效率。专用网络如ASIC Groq和Dojo，虽然专一高效，但通用网络如Ethernet和IB则提供更大的灵活性。平衡高性能与易编程性是关键，如NVIDIA的产品。智能网卡和交换机的选择取决于工作负载，它们各自在虚拟化和实时网络状态调整中发挥重要作用。

跨机器的高性能互联，如NVLink，对于大模型训练来说至关重要。然而，多主机架构如阿里倚天CIPU可能带来额外的故障风险。未来，如何根据模型的效率需求，选择最适合的硬件平台，将是决定性能的关键。

总的来说，网络智能的布局取决于模型的特性、计算需求和长期性能考虑。每个选项都有其独特的优势和*，选择时需要综合权衡，以实现最优的网络性能和成本效益。

(完)