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Ultra Ethernet es un concepto que pretende redefinir la arquitectura tradicional de conexión por cable (Ethernet), adaptándola para soportar las crecientes demandas de las aplicaciones inalámbricas. inteligencia artificial (IA) y informática de alto rendimiento (HPC).
Desarrollado por Ultra Ethernet Consortium (UEC), una organización respaldada por la Fundación Linux, Ultra Ethernet está siendo diseñado para superar las limitaciones de Ethernet convencional en términos de estado latente, escalabilidad y eficiencia.
El principal objetivo de esta nueva tecnología es crear una pila de comunicaciones de alto rendimiento que mantenga la compatibilidad con Ethernet existente pero introduzca mejoras significativas para soportar operaciones complejas e intensivas de IA y HPC.
Con la participación de más de 55 empresas líderes en la industria, Ultra Ethernet promete ser un nuevo salto en la forma de operar los Centros de Datos y redes de alto rendimiento, ofreciendo una solución abierta, interoperable y altamente optimizada.
Pero, ¿qué cambia en relación con la conexión actual?
1. Rendimiento de red mejorado
Ultra Ethernet presenta Ultra Ethernet Transport (UET), que optimiza la utilización de la red y reduce la latencia para acelerar operaciones como el acceso remoto directo a la memoria (RDMA).
El resultado será una transferencia de datos más eficiente y tiempos de finalización de tareas significativamente más cortos en entornos de IA y HPC.
2. Pulverización por rutas múltiples y paquetes
A diferencia de Ethernet convencional, Ultra Ethernet permite el uso simultáneo de múltiples rutas de red mediante la técnica de dispersión de paquetes.
Este enfoque distribuye la carga de datos de forma equilibrada entre varias rutas, lo que da como resultado un uso más eficiente de la red y una mitigación de la congestión.
3. Control de congestión avanzado
Hablando de eso, Ultra Ethernet emplea sofisticados mecanismos de control que superan las soluciones tradicionales. Con soporte para notificaciones explícitas de congestión y telemetría avanzada, la red puede reaccionar rápidamente a estos eventos mientras mantiene la estabilidad y el rendimiento, incluso bajo cargas intensas.
4. Flexibilidad en el orden de entrega
La tecnología UET permite que las aplicaciones especifiquen requisitos de pedido para mensajes y paquetes, adaptando el servicio de transporte para satisfacer estas necesidades sin la necesidad de buffers de reordenamiento complejos y costosos. Esta hazaña reduce la complejidad del hardware y mejora la eficiencia energética.
5. Seguridad integrada
Ultra Ethernet incorpora seguridad directamente en su capa de transporte, ofreciendo mecanismos avanzados para garantizar la integridad de los mensajes, la confidencialidad y la prevención de la repetición, algo esencial en entornos de alta velocidad y gran escala.
6. Compatibilidad e interoperabilidad
Una de las grandes ventajas de Ultra Ethernet es su compatibilidad con la infraestructura Ethernet existente. En otras palabras, su adopción por parte de las empresas no requiere reemplazar completamente sus equipos, lo que facilita una transición fluida y rentable.
¿Quiénes forman parte del consorcio?
El Ultra Ethernet Consortium (UEC) está formado por una alianza de grandes empresas y líderes globales de la industria tecnológica.
Los miembros fundadores y participantes aportan una amplia experiencia en redes, inteligencia artificial, informática de alto rendimiento e infraestructura de centros de datos, y unen fuerzas para desarrollar y hacer avanzar la tecnología Ultra Ethernet.
La diversidad y calibre de las empresas involucradas demuestran el esfuerzo y el impacto potencial de esta nueva tecnología en el mercado.
Miembros fundadores
Los miembros fundadores de UEC incluyen gigantes tecnológicos como:
- AMD
- Redes Arista
- Broadcom
- cisco
- Eviden (una empresa del grupo Atos)
- Hewlett Packard Enterprise (HPE)
- Intel
- Meta
- microsoft
Estas empresas tienen décadas de experiencia en redes, inteligencia artificial y HPC, y desempeñan un papel vital en el desarrollo de las especificaciones y la arquitectura de Ultra Ethernet.
Miembros adicionales
Desde su fundación, el consorcio ha crecido rápidamente, atrayendo a muchas otras empresas relevantes, entre ellas:
- Baidu
- Dell
- Huawei
- IBM
- lenovo
- nokia
- supermicro
- Tencent
Con un total de 55 miembros y más de 750 expertos de la industria hasta la fecha, el consorcio se ha convertido en una fuerza importante en la evolución de las tecnologías de redes. Estos participantes colaboran en varios grupos de trabajo que cubren desde la capa física hasta el software, con el objetivo de crear una solución Ethernet que sea altamente eficiente e interoperable.
Grupos de trabajo
La UEC organiza sus esfuerzos en ocho grupos técnicos principales, cada uno centrado en una capa o aspecto específico de Ultra Ethernet:
- Capa Física
- Capa de enlace
- Capa de transporte
- Capa de software
- Almacenamiento
- Gestión
- Rendimiento y depuración
- Conformidad
Transmisión RDMA frente a RDMA UEC
La comparación entre la transmisión tradicional de acceso directo a memoria remota (RDMA) y el nuevo enfoque propuesto por el Consorcio Ultra Ethernet (UEC) es crucial para comprender las innovaciones aportadas por Ultra Ethernet.
RDMA es una tecnología ampliamente utilizada que permite transferir datos directamente entre la memoria de dos computadoras a través de una red, sin intervención del sistema operativo, lo que reduce la latencia y libera el uso de la CPU para otras tareas.
Si bien RDMA tradicional es eficiente en muchos escenarios, su complejidad de hardware y limitaciones de estado plantean desafíos en redes de alto rendimiento a gran escala.
UEC responde a estos desafíos con la introducción de Ultra Ethernet Transport (UET), que proporciona múltiples servicios de transporte, mejora el hardware RDMA existente y logra los objetivos descritos en el documento técnico UEC 1.0 Overview.
Aspectos clave de UET en relación con RDMA
1 – Pulverización de paquetes multitrayecto
A diferencia del RDMA tradicional, que puede sufrir desequilibrios en la carga de la red, UET permite la entrega de paquetes a través de múltiples rutas simultáneas, equilibrando la carga con precisión y utilizando todas las rutas de la red.
Este mecanismo aporta una mejor utilización de la red y una reducción significativa de la latencia de cola, fundamental para las aplicaciones de IA y HPC.
2 – Orden flexible
UET permite que las aplicaciones especifiquen requisitos específicos para el orden de mensajes y paquetes, adaptando los servicios de transporte según las necesidades del flujo de trabajo.
Mientras que el RDMA tradicional requiere reordenar los buffers, lo que aumenta la complejidad y los costos, UET elimina esta necesidad integrando múltiples técnicas, como Zero Copy, optimizando la eficiencia del receptor.
3 – Mecanismos de control de congestión
Las redes dedicadas de IA y HPC crean patrones de tráfico únicos que requieren mejoras sustanciales en los métodos tradicionales de control de congestión. UET adopta un enfoque innovador basado en el remitente para el control de la congestión, esencial para redes de alta densidad y baja latencia.
Además, UET ofrece control de congestión coordinado en múltiples rutas, optimizando el rendimiento de operaciones colectivas críticas, como AllReduce y All-to-All, minimizando eventos de incast y evitando la sobrecarga de tráfico en los conmutadores finales.
4 – Telemetría avanzada
UET incorpora soporte opcional para telemetría avanzada basada en conmutadores, que reduce el tiempo de señalización del plano de control, lo que permite una reacción rápida ante eventos de congestión de corta duración.
Una innovación específica es el uso del “recorte” de paquetes en conmutadores compatibles, donde los paquetes congestionados se truncan en lugar de descartarse y se envía información relevante al receptor. Esta característica permite una respuesta más eficiente y rápida a la congestión, superando los enfoques tradicionales utilizados en las tecnologías RDMA.
5 – Múltiples servicios de transporte
UET ofrece diferentes servicios de transporte para cumplir con los distintos requisitos de aplicación. Esto incluye entrega ordenada confiable (ROD), entrega no ordenada confiable (RUD) y entrega no ordenada confiable para operaciones idempotentes (RUDI).
Cada uno de estos servicios está optimizado para diferentes necesidades, desde la entrega rápida de paquetes de gran escala hasta la minimización del estado en el receptor, lo cual es esencial para operaciones como la entrega de carga a granel.
El impacto de Ultra Ethernet
Ultra Ethernet traerá mejoras técnicas significativas que impactarán directamente en la experiencia del usuario final. En términos de velocidad, Ultra Ethernet está diseñado para admitir redes con velocidades de hasta 1,6 Tbps, una mejora sustancial en comparación con las redes Ethernet tradicionales, que normalmente operan a velocidades de hasta 100 Gbps.
En otras palabras, en aplicaciones prácticas los usuarios podrán disfrutar de velocidades de transferencia de datos mucho más rápidas, lo que resultará en descargas casi instantáneas y transmisión fluida de alta definición.
Además, Ultra Ethernet reduce la latencia (el tiempo que tardan los datos en viajar de un punto de la red a otro) a niveles inferiores a 1 milisegundo, en comparación con los varios milisegundos típicos de las redes actuales.
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Esto es particularmente relevante para juegos en línea, videoconferencias y aplicaciones en tiempo real, donde cualquier retraso notable puede degradar la experiencia del usuario. Otra mejora importante es la eficiencia en el uso de la red: con técnicas avanzadas de control de congestión y telemetría de extremo a extremo, Ultra Ethernet minimiza la congestión de la red para una conexión más estable y consistente, incluso durante los picos de uso.
¿Cuándo llegará?
Se espera que la implementación de Ultra Ethernet comience en 2024, con el lanzamiento de la versión 1.0 de las especificaciones por parte del Ultra Ethernet Consortium. Pero los primeros productos basados en esta tecnología deberían estar disponibles en el mercado a finales de 2024 o principios de 2025.
La adopción inicial se centrará más en grandes centros de datos y operaciones de computación de alto rendimiento (HPC), pero la expectativa es que a medida que la tecnología se estabilice y se adopte ampliamente, será cada vez más accesible para el usuario final.
Por lo tanto, es posible que en los próximos años comencemos a ver los beneficios de Ultra Ethernet en redes domésticas y empresariales.
