Tóm tắt

Khi trí tuệ nhân tạo (AI) phát triển nhanh chóng, mạng trung tâm dữ liệu truyền thống phải đối mặt với những thách thức lớn khi truyền tải lưu lượng AI. Việc sử dụng băng thông cao và một số lượng nhỏ các luồng voi có thể khiến việc cân bằng tải theo- luồng thông thường không hiệu quả, dẫn đến tắc nghẽn và mất gói làm tăng đáng kể thời gian đào tạo mô hình AI và thời gian hoàn thành công việc. Sách trắng này xem xét công nghệ định tuyến thông minh động kết hợp-nhận thức theo thời gian thực với việc ra quyết định-thông minh. Nó sử dụng phép đo chất lượng đường dẫn-, đồng bộ hóa thuộc tính-BGP mở rộng, đa đường dẫn chi phí-có trọng số động (WCMP), loại bỏ đường dẫn-bất thường và

Cân bằng tải tự động cấp độ Flowlet-(ALB) để cải thiện việc lập lịch lưu lượng truy cập trong môi trường AI. Thiết kế này cũng sử dụng công nghệ ảo hóa để cung cấp sự cách ly nhiều{2}}người thuê và cung cấp các kịch bản ứng dụng cũng như hướng dẫn lập kế hoạch cho các mạng trung tâm dữ liệu AI thông minh, ổn định và hiệu quả.

 

Giới thiệu: Sự phát triển mạng trong AI Thời đại

 

Tại sao các mạng truyền thống gặp khó khăn với AI Giao thông

Trong mạng trung tâm dữ liệu truyền thống, một số lượng lớn các luồng nhỏ cho phép cân bằng tải trên mỗi{0}}luồng để đạt được mức phân phối chấp nhận được và tránh tắc nghẽn ngay cả khi không có-nhận thức về điều kiện mạng theo thời gian thực. Lưu lượng truy cập AI rất khác: mức sử dụng băng thông cực kỳ cao và lưu lượng truy cập thường chỉ bị chi phối bởi một vài luồng voi. Do đó, xung đột băm có thể đặt nhiều luồng lớn trên cùng một đường dẫn trong khi các đường dẫn khác vẫn không được sử dụng. Khi xảy ra mất gói, thời gian hoàn thành toàn bộ khối lượng công việc AI có thể tăng lên đáng kể. Vì lý do này, ngành ngày càng tập trung vào các thuật toán cân bằng tải được tối ưu hóa-cho kết cấu AI để lưu lượng truy cập được phân bổ đồng đều hơn trên nhiều đường dẫn.

1

 

Hình 1. So sánh lưu lượng luồng-con voi AI và lưu lượng luồng-nhỏ truyền thống.

 

Kết hợp nhận thức năng động với việc ra quyết định thông minh-

Định tuyến động thông minh là công nghệ cân bằng tải-dựa trên nhận thức{1}}. Nó sử dụng chất lượng đường dẫn được cảm nhận bởi các công tắc trong kết cấu để điều chỉnh lựa chọn đường dẫn cục bộ và hỗ trợ cân bằng tải có trọng số động. Được xây dựng trên BGP, công nghệ này xác định thuộc tính cộng đồng-mở rộng mới.

Các phép đo đa{0}}chiều, có độ chính xác cao{1}} được sử dụng để đánh giá chất lượng đường dẫn và kết quả được truyền qua BGP để hướng dẫn chuyển tiếp lưu lượng truy cập tiếp theo. Điều này cải thiện khả năng phân phối tải trên toàn mạng- và giảm thời gian phản hồi của ứng dụng [1].

 

2

 

Hình 2. Quy trình nhận thức, quyết định và thực thi động.

 

Công nghệ cốt lõi: Lập kế hoạch lưu lượng truy cập thông minh

 

Các phương pháp cân bằng tải-mạng chính thống bao gồm:

  • ECMP theo-luồng: Cách tiếp cận phổ biến nhất, dựa trên hàm băm năm{1}}bộ dữ liệu. Nó hoạt động tốt khi có nhiều luồng và giữ nguyên thứ tự gói, nhưng xung đột băm có thể tạo ra sự cân bằng kém khi số lượng luồng thấp, như trong đào tạo AI [1].
  • Cân bằng dựa trên luồng-flowlet: Phụ thuộc vào cấu hình chính xác của khoảng cách giữa các luồng luồng-. Khó có thể định cấu hình chính xác khi không xác định được độ trễ ở cấp độ đường dẫn{3}}toàn cầu [1].
  • Per{0}}ECMP gói: Cung cấp sự cân bằng lý thuyết tuyệt vời nhưng có thể tạo ra sự sắp xếp lại gói rộng rãi ở bộ thu [1].

Phương pháp định tuyến thông minh động được sử dụng bởi các bộ chuyển mạch XingRongyuan CX{0}}N Series RoCE (dựa trên SONiC-) kết hợp cân bằng dựa trên-ECMP mỗi luồng và Flowlet-. Nó giới thiệu WCMP động (Đa đường chi phí có trọng số) và ALB (Cân bằng tải tự động) dựa trên Flowlet- [1].

 

Đo lường chất lượng đường dẫn

Hệ thống đánh giá chất lượng đường dẫn mạng bằng cách sử dụng các yếu tố ảnh hưởng mạnh đến kết cấu cụm AI, bao gồm mức sử dụng băng thông, mức sử dụng hàng đợi và độ trễ chuyển tiếp.

Bộ đếm thống kê

Việc sử dụng băng thông và hàng đợi được đo lường thông qua bộ đếm phần cứng ASIC với độ chính xác ở mức hàng trăm{0} mili giây. ASIC ghi lại bộ đếm chuyển tiếp cổng-và hàng đợi-trong thời gian thực. Mặt phẳng điều khiển SONiC đọc bộ đếm thông qua giao diện SAI với độ chính xác dưới-giây và lưu trữ chúng trong Redis. Quy trình kiểm soát định tuyến-đánh giá chất lượng giao diện bằng cách sử dụng các bộ đếm này và quảng cáo kết quả thông qua BGP. Để hạn chế tải trên mặt phẳng điều khiển, các quảng cáo hiện được gửi ở các khoảng thời gian cấp hai, với mức trung bình có trọng số được áp dụng cho nhiều mẫu; các mẫu gần đây hơn nhận được trọng số cao hơn.

 

Trong-Đo từ xa trong băng tần

Phép đo độ trễ-chuyển tiếp dựa trên INT (Đo từ xa mạng trong- băng tần) và có thể đạt độ chính xác ở mức nano giây-. HDC (Chụp độ trễ cao) ghi lại các gói có độ trễ cao bên trong ASIC. Khi một gói vượt quá ngưỡng độ trễ do người dùng- xác định, bộ chuyển mạch sẽ gửi 150 byte đầu tiên của gói gốc cùng với siêu dữ liệu, bao gồm cổng vào, cổng ra và độ trễ tới bộ thu thập. Trong thiết kế này, CPU đóng vai trò là bộ thu thập và phân tích HDC, cho phép đo độ trễ-chuyển tiếp có độ chính xác cao{9}}và đánh giá chất lượng đường dẫn{10}}chính xác hơn.

 

3

Hình 3. Truyền bá chất lượng đường dẫn{1}}và cài đặt WCMP.

 

Công nghệ này sử dụng thuộc tính cộng đồng-mở rộng BGP mới, Cộng đồng mở rộng băng thông đường dẫn, để biểu thị chất lượng tổng hợp của đường dẫn đến đích. Byte thứ tự cao-của trường loại-mở rộng là 0x00 và byte thứ tự-thấp là 0x05. Trong trường giá trị, trường con Quản trị viên toàn cầu đại diện cho số AS. Chất lượng đường dẫn được mã hóa thành 4 byte bằng định dạng dấu phẩy động IEEE{10}}và được biểu thị bằng GB/s .

Khi NIC1 giao tiếp với NIC2, trước tiên NIC2 sẽ quảng cáo địa chỉ IP của nó tới Leaf2. Leaf2 quảng cáo địa chỉ tới Spine cùng với giá trị chất lượng liên kết-hướng tới NIC2 nhân với trọng số đường xuống của Leaf2. Spine bổ sung chất lượng liên kết có trọng số của riêng mình và chuyển giá trị tích lũy cho Leaf1. Leaf1 tóm tắt chất lượng đường dẫn và cài đặt các tuyến hướng dẫn chuyển tiếp. Trong cấu trúc cột sống Lá{13}}hai cấp, các cổng được phân loại là đường liên kết Lá lên, đường liên kết xuống Lá và cổng Cột sống, với các hệ số tính toán có thể định cấu hình cho mỗi lớp.

 

WCMP động

Cân bằng tải phân phối lưu lượng truy cập trên nhiều liên kết. Trong môi trường AI, điều này rất cần thiết để xây dựng kết cấu Ethernet không mất dữ liệu với mức độ mất gói, độ trễ và suy giảm thông lượng ở mức tối thiểu. ECMP là cơ chế thông thường trong trung tâm dữ liệu. WCMP mở rộng ECMP bằng cách phân phối

lưu lượng truy cập tương ứng trên các liên kết. Trong định tuyến thông minh động, trọng số WCMP được điều chỉnh theo thời gian thực tùy theo chất lượng đường dẫn. Ví dụ: nếu có hai đường dẫn giữa NIC1 và NIC2, hệ thống có thể tính tỷ lệ 3:7. Khi lưu lượng truy cập thay đổi, thông tin chất lượng đường dẫn-được cập nhật sẽ được truyền qua BGP tới mọi nút chuyển Lá, nơi các tuyến WCMP động được tạo để hướng dẫn chuyển tiếp.

 

Loại bỏ đường dẫn bất thường

Khi chất lượng tổng hợp của đường dẫn giảm xuống dưới ngưỡng đã thỏa thuận, đường dẫn đó được coi là không thể sử dụng được cho khối lượng công việc AI và bị xóa khỏi quá trình chuyển tiếp. Các đường còn lại tiếp tục mang lưu lượng qua WCMP động. Khi đường dẫn trở lại bình thường, nó sẽ được khôi phục. Mặc dù điều này có thể tạm thời khiến một số dung lượng không được sử dụng nhưng nó ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn và mất gói nghiêm trọng hơn [1].

 

Cân bằng tải thông minh (ALB)

ALB cung cấp khả năng phân phối tải dựa trên-Flowlet. ASIC đo tải và độ trễ trên các cổng khác nhau trong thời gian thực và hướng từng Flowlet đến liên kết có tải thấp hơn hoặc độ trễ thấp hơn. Điều này bổ sung thêm-lập kế hoạch chi tiết hơn so với ECMP truyền thống. ALB cũng hỗ trợ chuyển đổi dự phòng cổng và tự động phân phối lại lưu lượng khi liên kết đầu ra bị lỗi [1].

 

Ảo hóa

Mạng-giao diện người dùng thường cần hỗ trợ nhiều-đối tượng thuê để có thể phân bổ các tài nguyên GPU khác nhau cho những người dùng khác nhau. Giải pháp sử dụng VRF (Định tuyến và chuyển tiếp ảo) để tách biệt người thuê, với một VRF được chỉ định cho mỗi người dùng. Các mạng con liên quan đến GPU{4}}được đặt vào VRF của người dùng và PRE ACL trong ASIC phân loại lưu lượng truy cập vào để lưu lượng truy cập của mỗi người dùng chỉ được chuyển tiếp trong VRF tương ứng [1].

 

Kịch bản ứng dụng

 

1.WCMP động hấp thụ lưu lượng truy cập như thế nào

Đối với kết cấu có cổng GPU 256 x 400G, kiến ​​trúc Clos hai cấp có thể được thiết kế với tỷ lệ hội tụ đường xuống-đến{6}}đường lên 1:1 để duy trì thông lượng cao, băng thông cao và dung lượng đối xứng. Các mẫu sản phẩm phù hợp bao gồm XingRongyuan CX864E-N hoặc CX732Q-N [1]. Theo ECMP thông thường, một số lượng nhỏ luồng AI có thể băm vào cùng một Spine, gây tắc nghẽn đường lên hoặc mất gói. WCMP động liên tục điều chỉnh phân phối lưu lượng truy cập theo chất lượng đường dẫn thời gian thực, giảm sự gia tăng lưu lượng truy cập và tránh tắc nghẽn [1].

 

2.Flowlet-Cân bằng tải cấp độ

Trong cùng một cấu trúc GPU 256 x 400G, không phải mọi thiết bị hoặc khối lượng công việc đều được WCMP động phục vụ tốt nhất. Bộ chuyển mạch có thể tự động chọn ALB-dựa trên Flowlet. ALB đo lường mức độ tải và độ trễ của các liên kết trong nhóm ECMP và gửi Flowlet đến các liên kết có mức độ sử dụng hoặc độ trễ thấp hơn. Nếu một giao diện bị quá tải hoặc độ trễ chuyển tiếp của nó tăng lên, ASIC sẽ tự động tránh đầu ra đó cho đến khi các điều kiện trở lại bình thường [1].

 

Quy hoạch và thiết kế mạng AI

 

Các dịch vụ AI thường bao gồm ba giai đoạn: thu thập và tiền xử lý dữ liệu, đào tạo mô hình và suy luận AI. Mỗi giai đoạn áp đặt các yêu cầu khác nhau trên mạng.

 

1. Thu thập và tiền xử lý dữ liệu

Mạng thu thập và xử lý trước dữ liệu-đào tạo toàn cầu phải cung cấp tài nguyên băng thông và IP công cộng linh hoạt,- có quy mô lớn, để có thể thu thập các tập dữ liệu thô khổng lồ một cách hiệu quả từ Internet toàn cầu. Thiết kế phải đảm bảo truyền an toàn và ổn định đồng thời cải thiện hiệu suất tổng hợp và tiền xử lý dữ liệu [2].

 

1.1 Phân đoạn VPC

Thiết kế VPC để thu thập dữ liệu dựa trên đám mây-phải tuân theo các nguyên tắc-đặc quyền tối thiểu, cách ly theo lớp, kiểm soát bảo mật và khả năng mở rộng linh hoạt. Có thể sử dụng nhiều VPC hoặc nhiều mạng con bên trong một VPC [2].

  • Phân đoạn theo giai đoạn dịch vụ: Triển khai thu thập, xử lý trước, lưu trữ, đào tạo và suy luận dữ liệu trong các mạng con hoặc VPC riêng biệt. Đặt các điểm vào bộ sưu tập trong DMZ VPC hoặc mạng con công cộng; đặt dữ liệu tiền xử lý và dữ liệu tạm thời vào VPC xử lý chuyên dụng; đặt dữ liệu thô nhạy cảm và chương trình đào tạo AI vào một-VPC bảo mật cao mà không có quyền truy cập công khai trực tiếp.
  • Cô lập theo cấp độ bảo mật: Tạo các VPC hoặc mạng con bảo mật cao-, trung bình- và thấp{2}}, đồng thời sử dụng các nhóm bảo mật, ACL mạng và kết nối riêng tư để kiểm soát lưu lượng truy cập qua-VPC và mạng con{4}}.
  • Cách ly theo đối tượng thuê hoặc dự án: Chỉ định các VPC riêng biệt cho các đối tượng thuê hoặc dự án khác nhau để tách biệt tài nguyên, mạng và dữ liệu.

 

1.2 Mạng đầu ra thu thập dữ liệu

Cổng NAT: Sử dụng nhóm EIP và SNAT thông qua cổng NAT, cho phép các chương trình thu thập truy cập internet từ các địa chỉ IP công cộng được chọn ngẫu nhiên.

Proxy tự tạo: Triển khai máy chủ proxy duy trì ánh xạ giữa các quy trình thu thập và địa chỉ IP công cộng, đồng thời phân phối một yêu cầu thu thập duy nhất trên nhiều proxy.

Nhà cung cấp dịch vụ IP: Kết nối với nhà cung cấp dịch vụ IP qua mạng riêng trên đám mây để có chi phí thấp hơn, bảo mật được kiểm soát và chất lượng ổn định [2].

 

1.3-Tập hợp và xử lý trước dữ liệu chéo vùng

Chọn khu vực OSS theo sơ đồ cụm-tiền xử lý và tạo VPC-tổng hợp dữ liệu trong cùng một khu vực. Tạo Bộ định tuyến chuyển tuyến (TR) ở mỗi khu vực, kết nối các VPC cục bộ và kết nối các TR để các VPC thu thập khu vực có thể truy cập trực tiếp vào OSS trung tâm. Sau đó, các dịch vụ như PAI-iTAG, MaxCompute và Flink có thể thực hiện ghi nhãn và xử lý trước dữ liệu trong khu vực OSS [2].

 

2. Mạng lưới đào tạo kiểu mẫu

Mạng đào tạo mô hình-được tích hợp chặt chẽ với mạng thu thập và xử lý trước để tạo thành một kết cấu toàn cầu kết nối các trung tâm dữ liệu đám mây, các nút biên và-IDC tại chỗ.

Kết nối-tốc độ cao mang lại độ trễ thấp,-chuyển động dữ liệu thông lượng cao, trong khi băng thông, chính sách bảo mật, kiểm soát truy cập và khắc phục thảm họa phải được thiết kế từ đầu đến cuối [2].

  • Nhóm tính toán cụm-xuyên khu vực{1}}: Bộ định tuyến chuyển tuyến kết nối nhiều VPC trong cùng một khu vực. ENI máy chủ kết nối với bộ chuyển mạch VPC và có thể được cấu hình cho thông lượng và RDMA cần thiết.
  • Nhóm điện toán chéo đám mây: Các mạch chuyên dụng kết nối IDC hoặc đám mây khác với cùng một VPC khu vực. VBR của Đám mây Alibaba kết nối ở Lớp 3 với thiết bị ngang hàng, với BGP, BFD và chuyển đổi dự phòng nhanh để hội tụ nhanh chóng.

Nhóm điện toán toàn cầu: Liên kết-khu vực giữa các TR được cung cấp theo lưu lượng truy cập cao nhất giữa-khu vực, với QoS liên-khu vực tùy chọn để tạo nhóm điện toán thống nhất giữa các khu vực [2].

 

3. Mạng dịch vụ suy luận toàn cầu{1}}

Mạng suy luận toàn cầu chọn các mô hình triển khai theo tài nguyên và dịch vụ đám mây có sẵn ở từng khu vực, đồng thời cung cấp khả năng phân phối và truy cập dịch vụ hiệu quả [2].

  • Triển khai mô hình hoặc tác nhân: Sử dụng triển khai Model Studio MaaS, triển khai PAI-EAS hoặc Function Computing PaaS hoặc triển khai IaaS trên cơ sở hạ tầng kim loại trần EGS, ACK, ACS hoặc Lingjun- bên trong VPC của khách hàng.
  • Phân phối dịch vụ: Tạo VPC phân phối-suy luận và kết nối các mạng riêng bằng cách sử dụng VPC Peering, VPC dịch vụ đám mây-được liên kết hoặc PrivateLink. Triển khai ALB hoặc ALB nâng cao làm điểm truy cập và yêu cầu proxy cho các mô hình hoặc Đại lý khác nhau.
  • Truy cập dịch vụ: Người dùng internet cục bộ có thể truy cập trực tiếp vào ALB nâng cao; người dùng từ xa có thể sử dụng Global Accelerator (GA); Người dùng doanh nghiệp Alibaba Cloud nội bộ hoặc bên ngoài có thể kết nối riêng tư thông qua PrivateLink.

 

Kết luận và triển vọng

 

Sách trắng này giải thích những thách thức mà mạng IDC phải đối mặt trong kỷ nguyên AI và cách định tuyến thông minh động có thể giải quyết chúng. Nhận thức linh hoạt, ra quyết định thông minh{1}}, ảo hóa WCMP, ALB và VRF cải thiện hiệu quả cân bằng tải-, giảm tắc nghẽn và mất gói, đồng thời đẩy nhanh quá trình đào tạo và suy luận AI. Phần lập kế hoạch nhấn mạnh đến việc phân đoạn VPC, thiết kế đầu ra-bộ sưu tập, tổng hợp và xử lý trước-khu vực, đào tạo mô hình và phân phối suy luận toàn cầu. Khi AI tiếp tục phát triển, mạng trung tâm dữ liệu sẽ phải đối mặt với những yêu cầu khắt khe hơn. Định tuyến thông minh động sẽ tiếp tục cải thiện cho AI biên, học tập liên kết và các tình huống phức tạp khác. Mạng IDC trong tương lai sẽ chú trọng nhiều hơn đến khả năng hội tụ mạng điện toán-, hiệu quả sử dụng năng lượng và hoạt động tự động hóa, tạo ra nền tảng thông minh, hiệu quả và đáng tin cậy hơn cho nền kinh tế kỹ thuật số.

 

Tài liệu tham khảo

Tài liệu nguồn kỹ thuật-do người dùng cung cấp.

Sách trắng về Mạng lưới AI trên nền tảng đám mây của Alibaba. Truy cập ngày 27 tháng 5 năm 2026.

https://help.aliyun.com/zh/cloud-mạng-tốt-được kiến ​​trúc-design/alibaba-đám mây-ai-mạng-trắng{10}}giấy

 

 

Gửi yêu cầu