英伟达Blackwell平台网络配置分析

架构师技术联盟

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2024-05-02 07:46

本文来自“英伟达Blachwell平台网络配置详解”。GTC大会英伟达展示了全新的 Blackwell 平台系列产品,包括 HGX B100 服务器、NVLINK Switch、GB200Superchip Computer Node、Quantum X800 交换机和 CX8 网卡(InfiniBand 方案)、ETH Spectrum X800 交换机和 BF3 网卡(以太网方案)。
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1. Blackwell 平台网络配置分析
从网络配置的角度,英伟达提供了第五代 NVLINK、第六代 PCIE、单端口800Gbit/s 的 IB 和以太网网卡、1.6T 光模块需求。从目前英伟达公布的产品介绍看,这些升级后的网络能力可能不会第一时间全部配置在最新的 DGX B200 服务器上,而是在后续的产品中逐步升级。从英伟达公布的产品说明材料看,DGX B200 服务器配置 8 颗 NVIDIA B200 Tensor Core GPUs,4 个 800G OSPF 光模块,最大功耗为 14.3kW。
2 DGX GB200: NVLink domain 提升至 576 GPUs
采用 DGX GB200 系统的 NVIDIA DGX SuperPOD 专为训练和推理万亿参数生成式AI 模型而构建。每个液冷机架配备 36 个 NVIDIA GB200 Grace Blackwell 超级芯片(36 个 NVIDIA Grace CPU 和 72 个 Blackwell GPU),与 NVIDIA NVLink 连接为一体。多个机架与 NVIDIA Quantum InfiniBand 连接,可扩展到数万个 GB200 超级芯片。
GB200 可以在单机柜内搭建包含 36 个或者 72 个 GPU 的 NVLink domain。一个机柜内包含 18 个计算节点和 9 台 L1 NVLink Switch。基于第五代 NVLink 技术,每个 NVLink 交换机可以提供 144 个 100GB NVLink 端口。通过机柜内的 9 个 L1NVLink Switch 可以合计 提 供 1296 个 100GB NVLink 端口 ,机柜 内的每 个Blackwell GPUs 可以获得 18 个端口,合计 1.8T 的 NVLink 带宽。
GB200 NVL72 使用了一个定制化的 Copper cable cartridge 实现机柜内 9 个L1 NV Switch 和 18 个计算节点的 NVLink 连接。英伟达介绍 NVIDIA GB200 NVL72可以在一个 NVLink domain 内连接 576 个 GPU。英伟达当前公布的 GB200 NVL72 配置了 72 个 CX7 网口(OSFP 400Gb/s InfiniBand),并没有使用最新的 CX8 网卡。
3 全新 IB 交换机,双层胖树支持万卡集群
NVIDIA Quantum-X800 Q3400-RA 是一台 4U 的 IB 交 换机 ,对比 上一 代Quantum-9700 交换机设备尺寸提升了一倍。Quantum-X800 也是英伟达第一款使用200Gb/s-per-lane SerDes 方案的交换机设备,通过 72 个 OSPF 1.6T 光模块提供144 个 800G 端口。英伟达指出,基于 Quantum-X800 的高性能,两层胖树网路拓扑就可以连接 10386 个网络接口卡。
GTC 大会上,英伟达推出的 Spectrum-X800 SN5600 是一台 51.2T 端口容量的以太网交换机,可以配置 64 个 OSPF 800G 光模块。
4 新平台依然需要 800G 和 400G 光模块
从 GTC 大会的介绍看,BLACKWELL 平台会带来第五代 NVLINK、第六代 PCIE、第八代 IB 网络应用。但是在当前早期交付的产品中依然会采用 800G 和 400G 光模块。其中 DGX B200 服务器配置通过 4 个 800G OSPF 光模块提供 8 个 400G 端口,这和DGX H100 服务器的配置相同。
我们认为 B200 GPU 和 800 光模块的配置比例和 H100 GPU 保持一致。而 GB200NVL72 需要配置 72 个 OSPF 400G 光模块,以便通过 IB 网络实现万卡集群的连接。
5 新的IB网络带来1.6T光模块需求
NVIDIA Quantum-X800 Q3400-RA 和 CX8 NIC 则明确需要配置 1.6T 光模块。和上一代 IB 网络相比,主要的变化是 Quantum-X800 的端口能力提升至 115.2T,可以通过两层胖树拓扑实现 10386 个网络接口卡的连接,万卡规模 Blackwell GPU 集群使用 IB 网络组网的成本得到优化。我们认为这会弱化以太网方案的价格优势,提升 IB 网络方案的竞争力。
6 NVLink domain 容量扩展带来新增的铜缆连接需求
通过第五代 NVLINK 从 900GB 提升至 1800GB,单个 NVLINK domain 的 GPU 数量提升至 576 个。最大的变化是 L1 NV Switch 从服务器 PCB 板载芯片的形式调整为机柜内的 9 台交换机,连接能力提升至 72 个 GPU,需要使用铜缆实现机柜内的NVLINK 连接。
而如何实现 576 个 GPU 连接,目前英伟达还没有给出具体的连接方案,但是鉴于目前最新的 IB 交换机能力,我们认为连接 576 个 GPU 需要 L2 NV Switch。最终的方案使用铜缆还是光模块,核心是铜缆的连接距离是否可以满足 8 个机柜的连接需求,低成本的铜缆连接方案会是优先选项。
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