简介

RDMA

全称是Remote Direct Memory Access，即远程直接内存访问，是一种用于高性能网络通信的技术。RDMA技术可以让计算机直接访问远程计算机的内存，而无需在本地和远程计算机之间进行数据复制。
相比传统的网络通信方式，RDMA技术具有更低的延迟、更高的带宽和更低的CPU利用率等优点，可以显著提高网络通信的性能和效率。目前支持RDMA的网络协议主要有：InfiniBand（IB）、ROCE、iWARP。

IB网络

主要用于高性能计算（HPC）场景，通过高速的InfiniBand技术，将业务负载由单机运行转化为基于多机协作的高性能计算集群。
IB相比以太网的优势有：

1. 高带宽、低延时
2. CPU卸载
3. 简单的网络管理
4. 稳定性
5. SHARP网络计算

GPU集群

随着模型复杂程度增加，单张GPU无法完成训练任务，需要联合多张GPU，乃至多台服务器搭建集群协同工作，并需要GPU之间以及服务器之间进行数据传输交互。在传统的方案中，GPU互联通常采用PCIe，服务器之间互联采用以太网Ethernet。
为了实现极限的超高计算密度，英伟达推出NVLink技术代替传统的PCIe技术，相较采用PCIe，NVLink技术带宽增加5倍。除能够实现GPU间高速内部通信的NVLink技术外，还可以用InfiniBand代替Ethernet，为系统和系统间通信提供更大带宽，减少数据传输延迟造成的瓶颈。
NVIDIA相继推出了InfiniBand 100G EDR、200G HDR以及400G NDR的解决方案。

IB交换机

Quantum系列盒式交换机

Quantum系列盒式交换机有QM8700和QM8790两种，两种型号交换机区别在管理方式上，QM8700有control口支持带外管理，QM8790则需要NVIDIA Unified Fabric Manager (UFM) platform进行管理。
QM8700前面板

QM8790前面板

QM8700&QM8790后面板

QM8700&QM8790管理口

QM8700&QM8790 接口速率及最大吞吐量

QM8700&QM8790 端口拆分

QM8700系列盒式交换机有40个200G QSFP56端口，最多可拆分为80个HDR 100G端口用来下连100G HDR网卡，同时每个端口也支持EDR，与EDR的网卡直连，但是200G HDR端口只能降速至100G与EDR网卡互联，无法拆分为2X100G连接两张EDR网卡。
型号

对于QM8700和QM8790，每个型号的交换机都有两种风向选择，例如：8790-HS2F为 P2C airflow(前后风道) 风扇模块上蓝色标记，8790-HS2R为 C2P airflow(后前风道)风扇模块上红色标记。这里P2C和C2P中 P表示Power电源，C表示Cable（线路接口），P2C（Power to Cable），C2P（Cable to Power ）这里参照系是Power电源侧为前，Cable线路接口侧为后。
QM8700系列盒式交换机有40个200G QSFP56端口，最多可拆分为80个HDR 100G端口用来下连100G HDR网卡，同时每个端口也支持EDR，与EDR的网卡直连，但是200G HDR端口只能降速至100G与EDR网卡互联，无法拆分为2X100G连接两张EDR网卡。
型号

对于QM8700和QM8790，每个型号的交换机都有两种风向选择，例如：8790-HS2F为 P2C airflow(前后风道) 风扇模块上蓝色标记，8790-HS2R为 C2P airflow(后前风道)风扇模块上红色标记。这里P2C和C2P中 P表示Power电源，C表示Cable（线路接口），P2C（Power to Cable），C2P（Cable to Power ）这里参照系是Power电源侧为前，Cable线路接口侧为后。

Quantum-2系列盒式交换机

Quantum-2 InfiniBand交换机主芯片采用7纳米制程，包含了570亿个晶体管，略多于含有540亿个晶体管的NVIDIA A100 GPU。Quantum-2系列盒式交换机有QM9700和QM9790，具有32个800G物理接口，支持64个NDR 400Gb/s InfiniBand端口（可拆分多达128个 200Gb/s端口）在交换能力上超出上一代Quantum-1约5倍。两种型号交换机区别在管理方式上不同。
QM9700前面板

QM9790前面板

QM9700&QM9790后面板

QM9700&QM9790管理口

QM9700&QM9790交换机接口速率及最大吞吐量

QM9700&QM9790端口拆分

32个OSFP端口可拆分为64个NDR 400G端口，每个NDR端口也可以一分为二。
型号

网卡

HDR网卡

在速率上有两种选择HDR100与HDR，其中HDR100网卡支持100G的传输速率，2个HDR100端口可通过200G to 2X100G线缆与HDR交换机互联。与100G EDR网卡不同，HDR100网卡的100G端口既支持4X25G NRZ传输，也支持2X50G PAM4传输。HDR网卡支持200G的传输速率，可直接使用200G直连线缆与交换机互联。
ConnectX-6网卡提供200Gb/s吞吐量，端到端延时低于600ns，向后兼容，支持HDR、HDR100、EDR、FDR、QDR、DDR和SDR InfiniBand以及200、100、50、40、25和10GbE。

NDR网卡

NVIDIA Quantum-2平台在主机端提供了两个网络选项，NVIDIA ConnectX-7网卡和NVIDIA BlueField-3 DPU InfiniBand。
NVIDIA ConnectX-7基于7纳米工艺设计，包含80亿个晶体管，可提供400Gb/s数据吞吐量，并支持32条PCIe Gen5或Gen4通道用于主机连接，其数据传输速率是NVIDIA ConnectX-6的两倍，还将RDMA、GPUDirect Storage、GPUDirect RDMA和网络计算的性能翻倍。

LinkX InfiniBand光连接件

InfiniBand光连接方案，包括使用单模和多模收发器、MPO光纤跳线、有源铜缆（ACC）和无源铜缆（DAC），用以满足搭建各种网络拓扑的需要。

HDR

100G速率既有100G EDR方案，也有100G HDR方案；200速率也有HDR和200G NDR两种选择，不同的方案下使用到的网卡、连接件、交换机都有较大区别。

NDR

交换机互连
在交换机互连上，可选择采用全新OSFP封装 2xNDR (800Gbps) 光模块进行两台QM97XX交换机的互连，带鳍的设计，可以大大提高光模块散热性。
交换机和HCA互连
交换机和HCA的互联上，交换机端采用OSFP封装2xNDR (800Gbps）带鳍光模块，网卡端采用带有扁平OSFP 400Gbps光模块，MPO光纤跳线可提供3-150米，一对二分光器光纤可提供3-50米。

交换机到HCA的连接也提供DAC（最长1.5米）或者ACC（最长3米）的解决方案，一对二式分接线缆可用于交换机的一个OSFP端口（配备两个400Gb/s InfiniBand端口）和两个独立的400Gb/s HCA。一分四式分接线缆可用于连接交换机的一个OSFP交换机端口和四个200Gb/s HCA。

DGX A100 HDR 架构

A100 规格：

Eight NVIDIA A100 GPUs.
40 GB or 80 GB GPU memory options.
Six NVIDIA NVSwitch™ chips.
Dual AMD EPYC™ 7742 CPUs, 128 total cores, 2.25 GHz (base), 3.4 GHz (max boost).
Up to 2 TB of system memory.
Eight NVIDIA ConnectX-6 or ConnectX-7 InfiniBand HCAs.
Two 1.92 TB M.2 NVMe drives for DGX OS, eight 3.84 TB U.2 NVMe drives for
storage/cache.
6.5 kW max power.

DGX A100 端口面板：

DGX BasePOD A100方案

DGX BasePOD方案中A100使用4x200G连接到计算IB Fabric，2x200G连接存储&管理以太网Fabric，带外管理接入单独的OOB以太网网络，IB交换机胖树组网，收敛比1:1。
部署10-40台A100节点，5台x86服务器部署管理节点。

如果10台以内A100节点，只有两台Leaf交换机互连即可，收敛比1:1。

耗材清单：

DGX H100 NDR200架构

H100 规格：

Eight NVIDIA H100 GPUs.
80 GB GPU memory.
Four NVIDIA NVSwitch™ chips.
Dual 56-core fourth Gen Intel® Xeon® capable processors with PCIe 5.0 support.
2 TB of DDR5 system memory.
Four OSFP ports serving eight single-port NVIDIA ConnectX-7 VPI, three dual-port
NVIDIA ConnectX-7 VPI.
Two 1.92 TB M.2 NVMe drives for DGX OS, eight 3.84 TB U.2 NVMe drives for
storage/cache.
11.3 kW max power.

H100 端口面板：

DGX BasePOD H100方案

DGX BasePOD 方案中，QM9700之间16x800G（NDR）互连，每个H100 8x200G接入IB计算Fabric，2x200G连接存储&管理以太网Fabric，带外管理接入单独的OOB以太网网络。
部署16台H100节点，5台x86服务器部署管理节点。

耗材清单：