L'intégration de l'IA dans la société a rapidement accéléré la dépendance aux infrastructures réseau, exigeant plus que jamais évolutivité et efficacité. Ce changement de paradigme est illustré par l'émergence d'Ultra Ethernet, un nouveau type d'Ethernet centré sur l'IA, spécialement conçu pour les réseaux IA. La dernière vidéo de notre série de présentations, qui explique le fonctionnement et les avantages d'Ultra Ethernet, est désormais disponible sur YouTube. Pour comprendre l'impact de cette nouvelle technologie, mon article de blog met en corrélation les parties de la vidéo « Ultra Ethernet » et de la présentation « AI is Hard » : l'ultra connectivité et le monde inspiré par l'IA dans lequel nous vivons. Avec la vidéo, cet article de blog propose une présentation détaillée des problèmes auxquels la plupart des réseaux IA sont confrontés aujourd'hui. Pour les ingénieurs réseau, les chercheurs en IA et tous les passionnés de technologie, ce blog explore l'impact d'Ultra Ethernet et l'avenir de la connectivité pour les réseaux IA.
Qu'est-ce que Ultra Ethernet et comment fonctionne-t-il ?
Comprendre les principes fondamentaux de l'Ultra Ethernet
Ultra Ethernet est une technologie réseau d'une nouvelle ère, conçue pour répondre aux besoins spécifiques des systèmes d'IA modernes. Elle vise à créer des systèmes interconnectés à faible latence et à haut débit, pour un transfert d'informations et de calculs optimisé. Ultra Ethernet utilise des protocoles sophistiqués et des interfaces de synchronisation de haute précision pour permettre la coordination des tâches d'IA, tout en réduisant les goulots d'étranglement et en augmentant les pertes de paquets. Sa conception permet une évolutivité et une fiabilité réseau extrêmes, ce qui se traduit par des performances élevées dans le contexte de réseaux complexes. Ultra Ethernet devient ainsi un outil essentiel pour les réseaux alimentés par l'IA, où la rapidité et la précision sont indispensables.
Le rôle du consortium Ultra Ethernet dans la mise en réseau
Le Consortium Ultra Ethernet joue un rôle moteur dans l'évolution des problématiques de réseau et d'interfaçage, notamment avec l'avènement de l'IA et de l'apprentissage automatique. Ces évolutions ont profondément transformé les méthodes utilisées par les acteurs du secteur pour envisager les affaires et la collaboration. Il cherche à fédérer les acteurs existants afin de fusionner leurs idées et de créer des normes et des structures ouvertes qui offriront aux systèmes réseau de nouvelle génération l'efficacité et l'interopérabilité nécessaires. Les derniers rapports témoignent de la volonté du consortium d'améliorer la technologie Ethernet afin d'obtenir une latence ultra-faible, une bande passante robuste, une faible gigue et une fiabilité accrue, essentielles à l'IA pour le traitement de données en temps réel et les environnements à forte charge.
Des études récentes soulignent le besoin croissant de solutions réseau avancées, le trafic mondial de données devant dépasser les 200 zettaoctets d'ici 2025. Le consortium relève ces défis grâce à des innovations révolutionnaires qui permettent une extension précise des réseaux face à la croissance croissante des données. De plus, ses contributions à des techniques telles que le protocole PTP (Precision Time Protocol) et les systèmes de contrôle de congestion de la couche application sont reconnues pour leur contribution à l'amélioration des débits de transfert de données et à la réduction de la congestion du réseau. Ces améliorations garantissent qu'Ultra Ethernet sera capable de répondre aux exigences strictes des charges de travail d'IA, tout en assurant l'expansion et l'intégration dans des environnements innovants et variés.
Grâce à la recherche et au développement collaboratifs et à la normalisation technologique, le Consortium Ultra Ethernet construit une base fiable et évolutive pour l'infrastructure réseau mondiale, essentielle à un monde hyperconnecté. L'accent mis sur l'adaptabilité garantit que l'évolution de la technologie Ethernet soit réactive et pertinente face à l'émergence d'un avenir centré sur les données.
L'importance de l'IA et du HPC dans l'Ultra Ethernet
L'intégration de l'intelligence artificielle (IA) et du calcul haute performance (HPC) est essentielle au développement de l'Ultra Ethernet. L'IA requiert des technologies de calcul avancées pour ses applications, telles que le raisonnement complexe, l'analyse et l'interprétation de données, qui traitent des ensembles de données volumineux et complexes avec une rapidité et une précision remarquables. Par conséquent, le réseau desservant ces applications nécessitera un backhaul capable d'offrir un débit de données élevé et une faible latence. Les systèmes HPC requièrent également une efficacité de transfert de données pour effectuer des calculs, des simulations et d'autres tâches automatisées à grande échelle. Pour répondre aux paramètres déterminants pour les performances, tels que la bande passante, le débit, la fiabilité et l'évolutivité, l'Ultra Ethernet offre des paramètres qualitativement supérieurs en termes de bande passante et de fiabilité des performances. Ces changements permettent d'améliorer les performances des tâches d'IA et des applications HPC. La capacité combinée d'Ultra Ethernet a permis ces améliorations, ce qui se traduit par une réduction des délais de commercialisation et des avancées dans les secteurs dépendants du traitement de données complexes et à grande échelle.
Dans quels aspects Ultra Ethernet améliore-t-il les réseaux d’IA ?
Combiner l'IA et le HPC avec Ultra Ethernet
L'Ultra Ethernet favorise l'intégration de l'IA et du HPC en améliorant la circulation des données grâce à des liaisons haut débit et à faible latence. Cela garantit que les modèles d'IA peuvent traiter efficacement des ensembles de données complexes, tandis que les systèmes HPC peuvent réaliser des simulations gourmandes en ressources avec un minimum de délais. L'Ultra Ethernet facilite une communication rapide et fiable entre les systèmes distribués en augmentant la bande passante, permettant ainsi des calculs plus précis et plus rapides, essentiels aux charges de travail de l'IA et du HPC.
Avantages des réseaux d'IA conçus pour des performances élevées
- Évolutivité améliorée : Permet des augmentations automatiques de la charge de travail de l'IA grâce à une infrastructure robuste capable de supporter des quantités croissantes de données et des exigences de calcul plus élevées.
- Latence réduite : Réduit les délais lors du transfert de données pour une prise de décision plus rapide et un traitement en temps réel des applications d'IA.
- Débit de données amélioré: Garantit que le transfert de données entre les systèmes est effectué efficacement, ce qui se traduit par de meilleures performances des modèles d'IA sophistiqués.
- Fiabilité: Une disponibilité de connexion robuste et stable qui réduit les interruptions lors des calculs à haute intensité.
- Rapport coût-efficacité: Amélioration des performances du système qui se traduit par une meilleure utilisation des ressources, réduisant ainsi les coûts d'exploitation de l'infrastructure d'IA.
Dans quelle mesure la technologie Ultra Ethernet est-elle développée aujourd’hui ?
Activités du consortium Ultra Ethernet
L'objectif du Consortium Ultra Ethernet est d'améliorer les fonctionnalités d'Ethernet pour le calcul haute performance et les charges de travail pilotées par l'IA. Des efforts sont actuellement déployés pour optimiser le protocole Ethernet afin d'obtenir une faible latence, augmenter la bande passante pour les applications gourmandes en données et optimiser la consommation d'énergie lors des transmissions de données. Le consortium vise également à promouvoir la normalisation de l'interopérabilité des systèmes afin d'encourager l'adoption de technologies Ethernet à très faible latence. Ces activités devraient favoriser l'adoption d'Ultra Ethernet et maintenir son rôle de technologie centrale dans l'informatique actuelle.
Enregistrements audio et descriptions des innovations ultra Ethernet des derniers mois.
L'un des points forts de l'évolution de la technologie Ethernet est l'innovation du 400 GbE (Gigabit Ethernet) et de ses successeurs. La bande passante de 400 GbE est suffisante pour les besoins modernes tels que les centres de données hyperscale et l'analyse basée sur l'IA. Cette innovation intègre de nouvelles technologies, notamment la signalisation PAM4 (Pulse Amplitude Modulation), qui permettent un codage et une transmission des données plus efficaces sur les réseaux haut débit. Des études indiquent que la latence réseau peut être réduite jusqu'à 75 % grâce à la mise en œuvre du 400 GbE, ce qui améliore considérablement la réactivité des applications.
L'une des avancées réside dans le déploiement de cartes réseau intelligentes (SmartNIC) dans la structure Ethernet. Ces cartes intègrent des processeurs supplémentaires dédiés qui déplacent une partie de la charge de travail du processeur hôte, comme le chiffrement, la compression et le traitement des paquets. Cela améliore les performances et réduit la charge système. Selon les benchmarks mesurables, le débit du réseau a augmenté de 30 % et la consommation d'énergie a diminué directement grâce au déploiement des cartes SmartNIC.
De plus, les restructurations Ethernet proposent de nouvelles solutions pour répondre au besoin croissant de réseaux économes en énergie. L'Ethernet économe en énergie (EEE) est une innovation d'EEE qui vise à réduire la consommation d'énergie en période de faible activité de données. Certains rapports affirment que cette technologie peut réduire la consommation d'énergie de plus de 50 % dans certaines circonstances, ce qui en fait un élément essentiel pour une infrastructure informatique respectueuse de l'environnement.
Ces innovations montrent qu'Ethernet continue d'évoluer pour s'adapter à ces changements rapides. Performance, évolutivité et réduction de la consommation d'énergie, tout en répondant aux besoins de l'industrie, sont les moteurs de l'adoption de ces technologies.
Ressources pour en savoir plus sur la technologie Ultra Ethernet en ligne
Matériel pédagogique sur Ultra Ethernet
Pour obtenir des ressources pédagogiques sur l'Ultra Ethernet, consultez d'abord les sites web spécialisés, les revues de recherche et les publications des principaux organismes de réseau. Des sites web comme ceux de Cisco, de l'IEEE et de Techopedia proposent des mises à jour et une couverture Ethernet, ainsi que des cours et webinaires de nombreuses universités et autres centres de formation en ligne qui enseignent les bases et les nouveautés pour une somme modique. Il est conseillé d'utiliser toutes ces ressources recommandées concernant l'Ultra Ethernet et ses fonctionnalités, compte tenu de son adéquation avec les technologies de réseau modernes et de son envergure mondiale.
L'utilisation de la vidéo et la présentation des instructions par chapitre
Les vidéos et les présentations par chapitres permettent aux étudiants d'analyser facilement des sujets complexes comme l'Ultra Ethernet. Les tutoriels, démonstrations et explications animées offrent un contexte pratique et contribuent à capter l'attention. Des vidéos de niveau intermédiaire et des cours magistraux de premier cycle sont disponibles gratuitement sur YouTube, LinkedIn Learning et Coursera pour que les enseignants puissent les utiliser dans leurs cours de Multi Media Logic. De nombreux professionnels du secteur partagent également des présentations condensées qui détaillent les aspects essentiels de l'Ultra Ethernet et les aident à répondre aux questions qu'ils n'ont pas encore abordées. Ces ressources s'avèrent utiles aux apprenants souhaitant un résumé de la technologie Ultra Ethernet de manière structurée et pratique.
Apprendre à travers le monde sur YouTube
YouTube est une véritable mine d'informations et le contenu relatif à la technologie Ultra Ethernet est facilement accessible. Des présentations de base aux vidéos techniques plus avancées, la plateforme propose une large gamme de contenus provenant d'experts du secteur, d'institutions et de marques spécialisées dans les technologies réseau. Par exemple, les utilisateurs peuvent accéder à des tutoriels étape par étape, conçus par des experts, expliquant le fonctionnement de l'Ultra Ethernet, ses composants et ses utilisations actuelles.
De plus, la recherche d'Ultra Ethernet révèle les tendances émergentes du secteur, notamment ses contributions à des transferts de données plus rapides, une latence plus faible et des services cloud avancés. Les contenus vidéo sont souvent accompagnés d'informations statistiques illustrant l'utilisation d'Ultra Ethernet et ses performances par rapport aux technologies Ethernet traditionnelles. Les créateurs utilisent souvent des indicateurs de performance visuels, tels que des comparaisons de débit et de latence, qui aident le public à saisir visuellement les différences et les avantages.
En combinant du contenu vidéo sélectionné avec des informations techniques vérifiées, les apprenants acquièrent des connaissances plus objectives. YouTube est une excellente plateforme pour fusionner des concepts, riches en théorie, avec des observations pratiques détaillées, permettant aux apprenants de mieux apprécier cette technologie moderne.
À quels défis l’Ultra Ethernet est-il confronté ?
Défis techniques dans la mise en œuvre d'Ultra Ethernet
La mise en œuvre d'Ultra Ethernet est confrontée à de multiples contraintes techniques strictes. Premièrement, l'interopérabilité avec les systèmes réseau actuels est difficile en raison de la diversité des matériels et des protocoles. Deuxièmement, il est crucial de maintenir simultanément une faible latence et un débit élevé dans des environnements d'optimisation denses et à fort trafic. Un autre obstacle majeur est de maintenir l'évolutivité des solutions Ultra Ethernet tout en garantissant des coûts raisonnables. Il est également nécessaire d'intégrer Ultra Ethernet aux applications critiques côté système, mais il devient également de plus en plus crucial de protéger l'intégrité des données contre diverses vulnérabilités. Surmonter ces défis est crucial pour exploiter pleinement les avantages de cette technologie.
Dépasser les limites des réseaux d'IA
Améliorer l'efficacité du calcul et du traitement des données est crucial pour dépasser les limites des réseaux d'IA. L'utilisation de matériel spécialisé, comme des processeurs optimisés pour l'IA, peut réduire considérablement la latence et augmenter le débit, améliorant ainsi les performances. L'application de protocoles réseau avancés garantit la communication entre les systèmes d'IA, notamment dans les environnements distribués. La protection des ensembles de données et des charges de travail en constante augmentation passe par l'optimisation des algorithmes d'évolutivité et de croissance. La protection des informations sensibles au sein des réseaux d'IA nécessite de résoudre les problèmes de sécurité grâce au chiffrement et à des mesures de contrôle d'accès strictes. La mise en œuvre de ces stratégies permet aux systèmes d'IA de fonctionner de manière fiable dans un large éventail d'applications.
Foire Aux Questions (FAQ)
Q : Qu’est-ce qui distingue et distingue Ultra Ethernet des autres technologies de réseau utilisées avec les systèmes d’IA.
R : Ultra Ethernet représente une évolution significative des technologies telles qu'InfiniBand et Ethernet standard, qui prennent en charge les charges de travail d'IA. Comme le montre la vidéo de présentation de l'UEC, Ultra Ethernet est basé sur Ethernet, ce qui lui confère les avantages et les coûts liés à la compatibilité réseau. Il a été spécialement conçu pour résoudre les problèmes de bande passante, de latence et de mise à l'échelle des grands clusters d'IA, tout en permettant un support matériel plus ouvert par les fournisseurs d'écosystèmes que les solutions propriétaires, ce qui est plus facile à mettre en œuvre par les fournisseurs.
Q : Quelles entreprises appartiennent au consortium Ultra Ethernet ?
R : Presque tous les grands noms de la technologie, y compris ceux du secteur de l'informatique et des réseaux, appartiennent désormais à l'UEC. Parmi les participants actifs figurent Nvidia, AMD, Intel, Broadcom, Cisco, Meta, Microsoft et Google. Comme l'indique un commentaire en réponse à la vidéo, il semble que l'Ultra Ethernet deviendra probablement un standard compte tenu de la large participation industrielle. La présence de représentants de différentes familles technologiques confère au consortium une large base de leadership pour œuvrer à l'acceptation et à l'utilisation universelles de l'Ultra Ethernet.
Q : De quelle manière Ultra Ethernet répond-il aux exigences de bande passante des systèmes d’IA contemporains ?
R : La présentation a montré qu'Ultra Ethernet était capable de supporter des débits extrêmement élevés, nécessaires aux systèmes d'IA de nouvelle génération. Son niveau de performance actuel, faible, est déjà assez élevé, puisqu'il démarre à 400 Gbit/s. De plus, sa feuille de route dépasse 1.6 Tbit/s. Ces chiffres sont considérables, mais ils fournissent la bande passante nécessaire aux grands modèles de langage nécessitant le transfert de grandes quantités de données entre les nœuds de calcul. La spécification comprend un ensemble d'optimisations adaptées aux schémas de trafic unilatéralement dominants des charges de travail d'IA par rapport aux exigences traditionnelles des réseaux d'entreprise, que J. Metz et d'autres contributeurs tentent d'expliquer à l'aide de la documentation technique fournie.
Q : Comment puis-je télécharger du contenu lié à Ultra Ethernet, et la présentation complète de l'UEC est-elle accessible au public ?
R : Oui, la vidéo de présentation de l'UEC est accessible dans son intégralité sur YouTube. Les utilisateurs peuvent partager leurs opinions, mais toute reformulation sans autorisation constitue une violation du droit d'auteur, tout comme la mise en ligne du contenu original de la vidéo. Le consortium encourage toutefois la communauté à participer et à discuter des sujets pertinents sur les forums communautaires appropriés. Si vous travaillez sur de telles technologies ou si vous avez des questions sur des implémentations associées, la page web de l'UEC propose des informations sur la participation aux groupes de travail techniques.
Q : Qu’est-ce qu’Ultra Ethernet apporte en termes d’amélioration de la latence de formation de l’IA ?
R : Comparé aux protocoles réseau traditionnels, Ultra Ethernet augmente la vitesse et réduit considérablement la latence. La présentation montre comment Ultra Ethernet intègre une gestion spécialisée de la congestion, des protocoles de transport optimisés et une accélération matérielle pour la mise en œuvre d'un modèle à faible latence Ultra Ethernet. Ces réductions sont essentielles pour l'entraînement de l'IA distribuée, où le besoin de synchronisation entre les nœuds peut devenir un frein. Les détails techniques fournis par J. Metz dans la vidéo expliquent que ces améliorations contribuent au phénomène de « goulot d'étranglement » rencontré lors de la mise à l'échelle de l'entraînement des modèles sur de grands clusters.
Q : De quelles manières Ultra Ethernet va-t-il modifier la stratification des coûts de construction d’infrastructures d’IA ?
R : L'objectif d'Ultra Ethernet est de proposer des solutions réseau spécialisées, performantes et à moindre coût, moins coûteuses que les offres actuelles. S'appuyant sur l'écosystème Ethernet, Ultra Ethernet offrira des avantages économiques plus compétitifs pour le déploiement d'infrastructures d'IA qu'Ethernet. Ainsi, les conglomérats non technologiques pourront également construire des clusters d'IA performants. La standardisation permet aux équipements réseau de différents fournisseurs d'une même gamme de produits de fonctionner ensemble, ce qui minimise la dépendance vis-à-vis d'un fournisseur et, par conséquent, les coûts à long terme.
Q : Quel était le calendrier prévu pour l’adoption de l’Ultra Ethernet dans les produits commerciaux ?
R : Comme indiqué dans la présentation, le déploiement initial des premiers produits Ultra Ethernet est prévu fin 2024, avec une adoption plus large d'ici 2025. Les spécifications initiales visent des fonctionnalités pouvant être mises en œuvre dans les plus brefs délais, avec une prévision à plus long terme pour les fonctionnalités plus complexes. Plusieurs membres du consortium, dont des acteurs majeurs du marché des équipements de communication haut débit, ont déjà annoncé publiquement leur intention de développer des produits compatibles Ultra Ethernet dans les années à venir. La présentation a souligné que l'infrastructure Ethernet existante facilitera les cycles d'adoption, car elle nécessitera moins de changements perturbateurs.
Sources de référence
- IP MAC/PCS à très faible latence pour Ethernet haut débit
- Auteurs: Dezheng Yuan, Hongwei Kan, Shangguang Wang
- Date de publication: 1 décembre 2020
- Principales constatations:
- Cet article détaille une approche de conception pour un IP MAC/PCS (Media Access control/Physical Coding Sublayer) Ethernet ultra-faible latence.
- La structure conçue vise à répondre aux exigences croissantes en matière de traitement des données et de temps de communication dans les technologies rapides, notamment dans la portée de 100 Gbit/s et au-delà.
- Méthodologie:
- Les auteurs examinent les implémentations de conception IP à faible latence et effectuent une analyse de simulation sur la latence dans divers systèmes.
- Les résultats montrent une grande amélioration de la latence, ce qui le rend adéquat pour les cas d’utilisation nécessitant un transfert de données rapide.
- Méthode de mesure de la gigue à ultra haute résolution pour les réseaux Ethernet
- Auteurs: Karel Hynek, Tomas Benes, Matěj Bartík
- Date de publication: 30 juillet 2019
- Principales constatations:
- Cet article présente une nouvelle méthode de mesure de la gigue du réseau dans les réseaux Ethernet qui permet d'examiner de manière critique les flux de données à haut débit pour détecter la gigue au niveau inférieur à 8 nanosecondes.
- Désormais, le dispositif de surveillance développé peut analyser les flux entrants à un rythme de 1 Gb/s tout en étant capable de prendre en charge jusqu'à 100 Gb/s.
- Méthodologie:
- Les auteurs proposent une architecture de dispositif de surveillance qui intègre des fonctions statistiques pour quantifier la gigue du réseau et offrir ses valeurs moyennes et crête à crête.
- Les tests de performance et de précision sont validés lors des tests du système sur plusieurs plates-formes.
- Conception d'un modèle de fonctionnement de pilote Ethernet basé sur TSN pour la planification temporelle
- Auteurs: Bowen Wang, Feng Luo, Yutao Jin
- Date de publication: 31 octobre 2021
- Principales constatations:
- Ce document propose une nouvelle architecture pour un pilote Ethernet basé sur un réseau sensible au temps (TSN) qui améliore les délais déterministes pour les flux temporels sensibles.
- Le paradigme développé répond aux exigences d’augmentation de la bande passante dans les environnements automobiles et industriels.
- Méthodologie:
- Les auteurs étudient les conditions préalables de la planification temporelle et fournissent un nouveau modèle opérationnel du pilote Ethernet.
- Un système embarqué implémente l’architecture et ses performances sont évaluées par rapport aux améliorations du délai déterministe.
- YouTube
- Ethernet