Есть мнение: новое приобретение Nvidia и разработка нового высокоскоростного интерфейса подтверждают общее направление развития дата-центров

Мы входим в эру гетерогенных вычислений.

Что произошло? Если и оставались еще какие-то сомнения относительно будущего вычислительных технологий дата-центров, то эти сомнения отошли в прошлое: об этом свидетельствуют два важнейших заявления, утверждающие ведущую роль совместной работы различных аппаратных компонентов, осуществляющих вычисления. Одним словом – будущее за гетерогенными вычислениями.

Главная новость: компания Nvidia неожиданно объявила о своем намерении купить за 6,9 млрд долларов израильскую компанию Mellanox, которая известна как производитель высокопроизводительных сетевых карт и интерфейсных модулей для серверов и других компонентов дата-центров. В ходе этой сделки, которая очевидно выгодна Nvidia и с чисто финансовой точки зрения, крупнейший производитель видеокарт планирует использовать в своих разработках новых предложений для дата-центров влияние и наработки Mellanox в области производства сетевых комплектующих для высокопроизводительных вычислительных систем.

Компания Mellanox выпускает важнейшие связующие компоненты для модульных серверов. Спрос на эту продукцию будет стремительно возрастать – в связи с развитием технологий, использующих контейнеры Docker-style, в которых размещаются системные компоненты, работающие с такой нагрузкой, как машинное обучение и анализ данных по новейшим алгоритмам.

Многие из этих продвинутых приложений используют вычислительные ресурсы сразу нескольких серверов, для чего применяются специальные контейнеры, позволяющие большим приложениям распределять нагрузку между меньшими программными модулями. Такие приложения часто требуют применения параллельной (одновременной) обработки больших массивов данных несколькими серверами, которые связаны между собой высокоскоростными сетевыми соединениями. Именно эту технологию Mellanox компания Nvidia планирует приспособить для своих решений в области обработки данных. В настоящее время Nvidia использует компоненты Mellanox в серверах и рабочих станциях серии DGX с графическими процессорами общего назначения (GPGPU).

Интересы Nvidia продиктованы также характером развития вычислительных технологий дата-центров. Основополагающий принцип здесь – то, что современная нагрузка, например, ИИ, требует новых архитектурных решений. Темпы роста производительности, определяемые законом Мура, замедлились по сравнению с теми, которые выполнялись для новых чипов предыдущих поколений. Поэтому, чтобы обеспечить необходимый рост вычислительной мощности для такой нагрузки, целесообразно распределить эту нагрузку между несколькими чипами, несколькими многочиповыми конфигурациями и, наконец, между несколькими серверами. Другими словами, для современной нагрузки дата-центров нужна гетерогенная вычислительная среда.

Эти же принципы легли в основу другого заявления, касающегося дата-центров: Intel и ряд других игроков этого сегмента рынка, в т.ч. Dell EMC, HPE, Microsoft, Cisco, Google, Facebook, Huawei и Alibaba, объявили о создании консорциума Compute Express Link (CXL) и выпуске первой версии спецификаций CXL 1.0 для высокоскоростных соединений между CPU и чипами-ускорителями.

Интерфейс CXL опирается на механические и электрические параметры новейших спецификаций PCI 5.0 и содержит протокол обмена данными (с использованием кэшей и общей памяти) между CPU и чипами других типов, включая TPU, GPU, FPGA и другие типы ускорителей ИИ. И снова, сама идея здесь основывается на том, что нагрузка дата-центров становится все более разнородной и требует создания новых типов конфигураций чипов и новых схем вычислений, которые позволят в будущем повысить производительность.

Разница между двумя концепциями состоит в том, что технология Mellanox/Nvidia работает на уровне взаимодействия устройств между собой, а протокол CXL обеспечивает взаимодействие разных чипов внутри одного устройства. Объединение этих двух подходов в принципе позволяет организовать высокоскоростную коммуникацию между серверами, поддерживающими CXL.

Хотя окончательные выводы делать пока рано, но внедрение CXL может оказать значительное влияние на дальнейшее развитие вычислительных технологий дата-центров. Очевиден также и ряд возможных проблем. Во-первых, CXL сразу же сталкивается с конкурирующим стандартом CCIX (одним из соучредителей которого является Mellanox); Nvidia также предлагает свой стандарт высокоскоростных соединений графических чипов NVLink. Кроме того, сходные возможности предлагает внутренний интерфейс AMD Infinity Fabric. Кстати, если другие производители CPU, в частности, AMD и ARM (а также обладатели лицензий ARM), присоединятся к консорциуму CXL, это по всей вероятности ускорит принятие нового стандарта; в любом случае понаблюдать за ситуацией будет интересно.

Что касается потенциального объединения Nvidia и Mellanox, то здесь возникает большой вопрос (помимо влияния географических и геополитических факторов): повлечет ли это за собой более тесное сотрудничество Intel и других крупных компаний, предлагающих решения для дата-центров, с другими производителями сетевых комплектующих. И ответ на этот вопрос может дать только время.

Также интересно, что обе концепции подразумевают увеличение вычислительных мощностей дата-центров не за счет увеличения количества быстрых процессорных ядер на базе x86 в отдельных серверах, а за счет применения в дата-центрах гораздо более сложных конфигураций с высокоскоростными соединениями вычислительных узлов и компонентов. Это два разных аспекта гетерогенных вычислений, каждый из которых имеет большое значение для развития вычислительных технологий дата-центров во всем мире.