A integração da IA na sociedade acelerou rapidamente a dependência da infraestrutura de rede, exigindo escalabilidade e eficiência mais do que nunca. Essa mudança de paradigma é exemplificada pelo surgimento da Ultra Ethernet, uma nova geração de Ethernet centrada em IA que é criada especificamente para redes de IA. O vídeo mais recente da nossa série de apresentações em andamento que explica o funcionamento e os benefícios da Ultra Ethernet já está disponível no YouTube. Para entender o impacto dessa nova tecnologia, meu post de blog correlaciona as partes do vídeo Ultra Ethernet e a ultra conectividade 'AI is Hard Presentation' e o mundo inspirado em IA em que vivemos. Junto com o vídeo, este post de blog fornece um passo a passo detalhado, explicando os problemas que a maioria das redes de IA enfrenta hoje. Para engenheiros de rede, pesquisadores de IA e qualquer entusiasta de tecnologia, este blog explora o impacto da Ultra Ethernet e o futuro da conectividade para redes de IA.
O que é Ultra Ethernet e como funciona?
Compreendendo os princípios básicos da Ultra Ethernet
Ultra Ethernet é uma tecnologia de rede de nova era criada para atender às necessidades específicas dos sistemas modernos de IA. Ela visa criar sistemas interconectados de baixa latência e alto rendimento de dados para transferência otimizada de informações e computação. Ultra Ethernet emprega protocolos sofisticados e interfaces de temporização de alta precisão para permitir a coordenação entre tarefas de IA, ao mesmo tempo em que alivia gargalos e aumenta a perda de pacotes. Seu design suporta níveis extremos de escalabilidade, bem como confiabilidade de rede, o que se traduz em alto desempenho no contexto de redes complexas. Consequentemente, Ultra Ethernet se torna um facilitador de redes alimentadas por IA, onde tempo e precisão são indispensáveis.
O papel do consórcio Ultra Ethernet em redes
O Ultra Ethernet Consortium é fundamental para liderar mudanças em questões de rede e interface, especialmente com o advento da IA e do aprendizado de máquina. Esses desenvolvimentos transformaram completamente os métodos com os quais os participantes da indústria abordam negócios e colaboração. Ele está encontrando maneiras de reunir os participantes existentes para fundir suas ideias e criar padrões e estruturas abertas que forneceriam aos sistemas de rede de próxima geração a eficiência e a interoperabilidade necessárias. Os relatórios mais recentes indicam o interesse do consórcio em melhorar a tecnologia Ethernet para atingir latência ultrabaixa, largura de banda robusta, baixo jitter e melhor confiabilidade, essenciais para a IA no processamento de dados em tempo real e ambientes imensamente carregados.
Revisões recentes destacam a crescente necessidade de soluções de rede avançadas, já que o tráfego global de dados deve exceder 200 zettabytes até 2025. O consórcio enfrenta os desafios com inovações revolucionárias que permitem a expansão precisa de redes com o crescimento crescente de dados. Além disso, suas contribuições para técnicas como protocolo de tempo de precisão (PTP) e sistemas de controle de congestionamento de camada de aplicação são bem conhecidas por auxiliar na melhoria das taxas de transferência de dados e na redução do congestionamento na rede. Essas melhorias garantem que a Ultra Ethernet será capaz de sustentar os requisitos rigorosos das cargas de trabalho de IA, ao mesmo tempo em que garante expansão e integração em novos ambientes em diferentes domínios.
Com pesquisa e desenvolvimento colaborativos por meio da padronização tecnológica, o Ultra Ethernet Consortium está construindo uma base confiável e escalável para a infraestrutura de rede global, que é vital para um mundo hiperconectado. A ênfase na adaptabilidade garante que a evolução da tecnologia Ethernet seja responsiva e relevante para o futuro emergente centrado em dados.
A importância da IA e HPC em Ultra Ethernet
A integração de Inteligência Artificial (IA) e Computação de Alto Desempenho (HPC) é crucial para o desenvolvimento da Ultra Ethernet. A IA requer tecnologia de computação avançada para suas aplicações, como raciocínio complexo, análise de dados e interpretação de dados que processam conjuntos de dados massivos e intrincados com velocidade e precisão notáveis. Consequentemente, a rede que atende a tais aplicações precisará de backhaul que tenha capacidade de alto rendimento de dados e baixa latência. Os sistemas HPC também exigem eficiência de transferência de dados para executar cálculos em larga escala, simulações e outras tarefas automatizadas. Para abordar os parâmetros que definem o desempenho, como largura de banda, rendimento, confiabilidade e escalabilidade, a Ultra Ethernet oferece parâmetros qualitativamente mais altos de largura de banda e confiabilidade de desempenho. Essas mudanças permitem melhor desempenho de tarefas de IA, bem como aplicações HPC. A capacidade combinada que a Ultra Ethernet tem permite essas melhorias, o que se traduz em tempo reduzido de lançamento no mercado e permite avanços em todos os setores dependentes de processamento de dados complexos e em larga escala.
Em quais aspectos a Ultra Ethernet melhora as redes de IA?
Combinando IA e HPC com Ultra Ethernet
Ultra Ethernet promove a integração de IA e HPC ao melhorar a movimentação de dados com links de alta velocidade e baixa latência. Isso garante que os modelos de IA sejam capazes de lidar com conjuntos de dados complexos de forma eficiente, enquanto, ao mesmo tempo, os sistemas HPC são capazes de executar simulações intensivas em recursos com atrasos mínimos. Ultra Ethernet facilita a comunicação rápida e confiável entre sistemas distribuídos ao aumentar a largura de banda, permitindo computações mais precisas e rápidas, que são vitais para cargas de trabalho de IA e HPC.
Vantagens para redes de IA projetadas para alto desempenho
- Escalabilidade aprimorada: Possibilita aumentos automáticos na carga de trabalho de IA devido à infraestrutura robusta capaz de sustentar quantidades crescentes de dados e maiores requisitos de computação.
- Latência reduzida: Reduz atrasos durante a transferência de dados para tomada de decisões mais rápida e processamento em tempo real de aplicativos de IA.
- Melhoria na taxa de transferência de dados: Garante que a transferência de dados entre sistemas seja feita de forma eficiente, resultando em melhor desempenho de modelos sofisticados de IA.
- Confiabilidade: Tempo de atividade de conexão estável e robusto que reduz interrupções durante cálculos de alta intensidade.
- Eficiência de custos: Desempenho aprimorado do sistema, o que resulta em melhor utilização de recursos, reduzindo custos operacionais para a infraestrutura de IA.
Quão desenvolvida está a tecnologia Ultra Ethernet hoje?
Atividades do Consórcio Ultra Ethernet
O foco do Ultra Ethernet Consortium é aprimorar as funcionalidades da Ethernet para computação de alto desempenho e cargas de trabalho orientadas por IA. Esforços estão em andamento para aumentar a otimização do protocolo Ethernet para baixa latência, aumentar a largura de banda para aplicativos com uso intensivo de dados e aumentar a eficiência do consumo de energia durante as transmissões de dados. O consórcio também visa promover a padronização para interoperabilidade do sistema para encorajar a adoção de tecnologias Ethernet de latência ultrabaixa. Espera-se que essas atividades aprimorem a adoção da ultra Ethernet e mantenham o papel da Ethernet como uma das tecnologias centrais na computação atualmente.
Gravações de áudio e descrições de inovações ultra Ethernet dos últimos meses.
Um dos destaques da evolução na tecnologia Ethernet é a inovação de 400 GbE (Gigabit Ethernet) e seus sucessores. A largura de banda de 400 GbE é suficiente para necessidades modernas, como data centers de hiperescala e análises baseadas em IA. Essa inovação apresenta novas tecnologias, incluindo sinalização PAM4 (Pulse Amplitude Modulation), que permite codificação e transmissão de dados mais eficientes em redes de alta velocidade. Pesquisas indicam que a latência da rede pode ser reduzida em até 75% com a implementação de 400 GbE, levando a uma capacidade de resposta de aplicativos significativamente melhorada.
Um dos avanços é a implantação de SmartNICs (Smart Network Interface Cards) na estrutura Ethernet. SmartNICs contém processadores adicionais dedicados que movem parte da carga de trabalho da unidade central de processamento (CPU) do host, como criptografia, compressão e processamento de pacotes. Isso melhora o desempenho e reduz a sobrecarga. De acordo com os benchmarks mensuráveis, a taxa de transferência da rede aumentou em 30%, enquanto o consumo de energia foi reduzido diretamente com a implantação de SmartNICs.
Além disso, as reestruturações de Ethernet estão encontrando novas maneiras de atender à necessidade cada vez maior de redes com eficiência energética. Energy Efficient Ethernet (EEE) é uma nova inovação da EEE que visa reduzir a energia usada quando há baixa atividade de dados. Alguns relatórios afirmam que essa tecnologia pode diminuir o gasto de energia além de 50% em algumas circunstâncias, por isso é importante para uma infraestrutura de TI ecologicamente correta.
Essas inovações mostram como a Ethernet ainda está evoluindo 'evoluindo' para fazer essas mudanças rápidas. Desempenho, escalabilidade e redução do uso de energia, ao mesmo tempo em que atende às necessidades da indústria, é o que impulsiona a adoção dessas tecnologias.
Recursos para aprender sobre a tecnologia Ultra Ethernet online
Material Educacional sobre Ultra Ethernet
Para material educacional sobre Ultra Ethernet, você deve primeiro consultar sites de tecnologia especializada, periódicos de pesquisa e publicações dos principais órgãos de rede. Sites como Cisco, IEEE e Techopedia fornecem atualizações e cobertura de Ethernet, juntamente com muitas universidades e outras aulas e webinars de centros de aprendizagem online que ensinam o básico e novas mudanças por uma taxa nominal. É aconselhável utilizar todos esses recursos recomendados Ultra Ethernet e seus recursos, pois se referem à tecnologia de rede moderna e ao escopo do mundo.
O uso de vídeo e apresentação de instruções de capítulo
Vídeos e apresentações de capítulos facilitam os alunos a analisar tópicos complexos como Ultra Ethernet com relativa facilidade. Tutoriais, demonstrações e explicações animadas fornecem contexto prático e ajudam a atrair atenção. Vídeos de profundidade intermediária e palestras de divisão inferior estão disponíveis abertamente no YouTube, LinkedIn Learning e Coursera para professores utilizarem em suas aulas de Lógica Multimídia. Muitos profissionais da indústria também compartilham as apresentações de forma condensada que detalham os aspectos cruciais do Ultra Ethernet e ajudam a aprender as questões que eles não conseguiram entender. Esses recursos são úteis para os alunos que buscam um resumo da tecnologia Ultra Ethernet de forma planejada e prática.
Aprendendo através do mundo no YouTube
O YouTube serve como uma biblioteca de informações, o conteúdo relacionado à tecnologia Ultra Ethernet pode ser facilmente acessado. De introduções básicas a vídeos técnicos mais avançados, a plataforma tem tudo, desde especialistas do setor, instituições e marcas que lidam com tecnologias de rede. Por exemplo, os usuários podem acessar tutoriais passo a passo habilmente elaborados, explicando como o Ultra Ethernet funciona junto com suas peças e seus usos no mundo de hoje. \
Além disso, a busca por Ultra Ethernet mostra tendências emergentes da indústria, incluindo as contribuições do Ultra Ethernet para transferência de dados mais rápida, menor latência e serviços avançados baseados em nuvem. O conteúdo de vídeo geralmente vem com informações estatísticas que ilustram o uso do Ultra Ethernet e seu desempenho em comparação com as tecnologias Ethernet tradicionais. Os criadores geralmente empregam o uso de métricas de desempenho visualizadas, como comparações de taxa de transferência e latência, o que ajuda o público a entender visualmente as diferenças e vantagens. \
Ao combinar o conteúdo de vídeo curado com peças verificadas de informações técnicas, os alunos no processo de aquisição obtêm conhecimento mais objetivo. O YouTube serve como uma ótima plataforma para mesclar conceitos, cercado por muita teoria, com muitas observações práticas detalhadas, ajudando os alunos a apreciar essa tecnologia moderna ainda melhor.
Quais são os desafios que a Ultra Ethernet enfrenta?
Desafios técnicos na implementação de Ultra Ethernet
A implementação do Ultra Ethernet enfrenta várias restrições técnicas rigorosas. Primeiro, a interoperabilidade com os sistemas de rede atuais é difícil devido à diversidade de hardware e protocolos. Segundo, há o desafio de manter uma baixa latência e alto rendimento, ao mesmo tempo, em ambientes de otimização de tráfego denso e alto. Outro grande obstáculo é manter a escalabilidade das soluções Ultra Ethernet, garantindo que os custos permaneçam razoáveis. Também é necessário integrar o Ultra Ethernet em aplicativos cruciais no lado do sistema, mas também se torna cada vez mais importante proteger a integridade dos dados de várias vulnerabilidades. Superar esses desafios é importante para colher os benefícios dessa tecnologia.
Superando Limites em Redes de IA
Melhorar a eficiência da computação e do processamento de dados é crucial para superar limites dentro de redes de IA. A aplicação de hardware especializado, como processadores otimizados para IA, pode reduzir drasticamente a latência e aumentar o rendimento, levando a um melhor desempenho. A aplicação de protocolos de rede avançados garante a comunicação entre sistemas de IA, especialmente em configurações distribuídas. A proteção de conjuntos de dados crescentes e demandas de carga de trabalho é realizada pela otimização de algoritmos de escalabilidade e crescimento. Proteger informações confidenciais dentro de redes de IA exige abordar problemas de segurança empregando criptografia e medidas rigorosas de controle de acesso. A implementação dessas estratégias permite que os sistemas de IA funcionem de forma confiável em uma ampla gama de aplicações.
Perguntas Mais Frequentes (FAQ)
P: O que a Ultra Ethernet distingue e diferencia de outras tecnologias de rede usadas com sistemas de IA.
R: Ultra Ethernet é uma evolução significativa de tecnologias, como InfiniBand e Ethernet padrão, que suportam cargas de trabalho de IA. Como pode ser visto no vídeo de apresentação da UEC, Ultra Ethernet é baseado em Ethernet, o que significa que tem os benefícios e considerações de custo de compatibilidade de rede. Ele foi construído propositalmente para resolver os problemas de largura de banda, latência e dimensionamento de grandes clusters de IA, ao mesmo tempo em que permite um suporte de fornecedor de hardware de ecossistema mais aberto em relação a soluções proprietárias, o que é mais fácil de ser realizado pelos fornecedores.
P: Quais empresas pertencem ao Ultra Ethernet Consortium?
R: Quase todos os grandes nomes da tecnologia, incluindo aqueles que operam em computação e redes, agora pertencem à UEC. Há participantes ativos como Nvidia, AMD, Intel, Broadcom, Cisco, Meta, Microsoft e Google. Como um comentário coloca em resposta ao vídeo, parece que o Ultra Ethernet provavelmente se tornará um padrão, dada a ampla participação industrial. Ter representantes da indústria de diferentes famílias de tecnologia fornece ao consórcio uma ampla base de liderança para lutar pela aceitação e uso universal do Ultra Ethernet Ultra Ethernet SOS.
P: De que forma o Ultra Ethernet atende aos requisitos de largura de banda dos sistemas de IA contemporâneos?
R: A Ultra Ethernet foi mostrada na apresentação como adaptável para sustentar larguras de banda extraordinariamente altas necessárias para sistemas de IA de próxima geração. Seu nível atual de baixo desempenho já é bem alto porque começa em 400 Gbps. Além disso, tem um roteiro que vai além de 1.6 Tbps. Esses números são enormes, mas fornecem a largura de banda necessária para grandes modelos de linguagem que precisam mover grandes quantidades de dados entre nós de computação. Há um conjunto de otimizações dentro da especificação que são adaptadas aos padrões de tráfego unilateralmente dominantes de cargas de trabalho de IA em relação aos requisitos tradicionais de rede empresarial que J. Metz e outros colaboradores, mas usando a documentação técnica fornecida, tentam explicar.
P: Como posso enviar conteúdo relacionado ao Ultra Ethernet? A apresentação completa do UEC está disponível publicamente?
R: Sim, o vídeo de apresentação completo da UEC pode ser acessado no YouTube. Os usuários podem compartilhar suas opiniões, mas a reformulação sem aprovação é uma violação da lei de direitos autorais, assim como o upload de conteúdo original do vídeo. O consórcio, no entanto, incentiva a comunidade a participar e discutir tópicos relevantes nos fóruns da comunidade apropriados. Caso você esteja trabalhando em tais tecnologias, ou se tiver dúvidas sobre implementações relacionadas, a página da UEC tem informações sobre como participar dos grupos de trabalho de tecnologia.
P: O que o Ultra Ethernet traz em termos de melhorias na latência do treinamento de IA?
R: Ultra Ethernet, em comparação com protocolos de rede tradicionais, aumenta a velocidade e reduz a latência significativamente. A apresentação mostra como Ultra Ethernet inclui gerenciamento de congestionamento especializado, protocolos de transporte otimizados e aceleração de hardware para implementar um paradigma de baixa latência Ultra Ethernet. Essas reduções são essenciais para treinamento de IA distribuída, onde a necessidade de sincronização entre nós pode se tornar uma lentidão. Os detalhes técnicos fornecidos por J. Metz no vídeo explicam que essas melhorias auxiliam no fenômeno de "gargalo" experimentado para treinamento de modelo de escala em grandes clusters.
P: De que maneiras o Ultra Ethernet mudará a estratificação de custos para construção de infraestrutura de IA?
R: O objetivo da Ultra Ethernet é oferecer soluções de rede de alto desempenho especializadas e de menor preço que sejam menos caras do que as ofertas atuais. Como é construída sobre o ecossistema Ethernet, a Ultra Ethernet terá uma economia mais competitiva para implantar infraestrutura de IA quando comparada à Ethernet. Dessa forma, conglomerados não tecnológicos também poderão construir clusters de IA capazes. A padronização significa que os dispositivos de rede de diferentes fornecedores dentro da mesma marca familiar trabalharão juntos, o que minimiza o bloqueio do fornecedor e, subsequentemente, os custos de longo prazo.
P: Qual foi o cronograma para a adoção do Ultra Ethernet em produtos comerciais?
R: Conforme observado na apresentação, espera-se que os produtos Ultra Ethernet iniciais comecem a ser lançados no final de 2024, com adoção mais completa até 2025. A especificação inicial visa recursos que podem ser implementados no menor prazo, com uma provisão de longo prazo para recursos mais complicados. Vários membros do consórcio, que incluem grandes participantes do mercado de equipamentos de comunicação de banda larga, já declararam publicamente sua intenção de construir produtos com capacidade Ultra Ethernet nos próximos anos. A apresentação enfatizou que a infraestrutura Ethernet existente ajudará a facilitar os ciclos de adoção, pois haverá menos mudanças disruptivas necessárias.
Fontes de Referência
- IP MAC/PCS de latência ultrabaixa para Ethernet de alta velocidade
- autores: Dezheng Yuan, Hongwei Kan, Shangguang Wang
- Data de publicação: 1 de dezembro de 2020
- Principais conclusões:
- Este artigo detalha uma abordagem de design para um IP MAC/PCS (Media Access Control/Physical Coding Sublayer) de latência ultrabaixa Ethernet rápido.
- A estrutura projetada busca atender às crescentes exigências de processamento de dados e tempo de comunicação em tecnologias rápidas, especialmente no escopo de 100 Gbit/s e além dessa marca.
- Metodologia:
- Os escritores examinam as implementações de design de IP de baixa latência e realizam análises de simulação da latência em vários sistemas.
- Os resultados mostram grande melhoria na latência, tornando-o adequado para casos de uso que precisam de transferência rápida de dados.
- Método de medição de jitter de ultra alta resolução para redes baseadas em Ethernet
- autores: Karel Hynek, Tomás Benes, Matěj Bartík
- Data de publicação: 30 de julho de 2019
- Principais conclusões:
- Este artigo apresenta um novo método para medir jitter de rede em redes Ethernet que pode examinar criticamente fluxos de dados de alta velocidade para jitter no nível de menos de 8 nanossegundos.
- Agora, o dispositivo de monitoramento desenvolvido pode analisar fluxos de entrada a uma taxa de 1 Gb/s, sendo capaz de suportar até 100 Gb/s.
- Metodologia:
- Os autores propõem uma arquitetura de dispositivo de monitoramento que incorpora funções estatísticas para quantificar a instabilidade da rede e oferecer seus valores médios e pico a pico.
- Os benchmarks de desempenho e precisão são validados nos testes do sistema em diversas plataformas.
- Projeto de modelo de trabalho de driver Ethernet baseado em TSN para agendamento com reconhecimento de tempo
- autores: Bowen Wang, Feng Luo, Yutao Jin
- Data de publicação: 31 de outubro de 2021
- Principais conclusões:
- Este documento propõe uma nova arquitetura para um driver Ethernet baseado em Rede Sensível ao Tempo (TSN) que aprimora atrasos determinísticos para fluxos de tempo sensíveis.
- O paradigma desenvolvido atende aos requisitos para aumentar a largura de banda em ambientes automotivos e industriais.
- Metodologia:
- Os autores estudam as pré-condições do agendamento com base no tempo e também fornecem um novo modelo operacional do driver Ethernet.
- Um sistema embarcado implementa a arquitetura, e seu desempenho é avaliado em relação a melhorias no atraso determinístico.
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