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【秒懂承载】热点技术名词-“全调度以太网GSE”

原创 中兴文档 2025-01-15 09:02
案例解析打通芯片/系统验证"任督二脉" 汽车用卸负载电阻低价方案

今日和文档君一起学习技术名词：

全调度以太网技术（Global Scheduling Ethernet，GSE）——基于报文容器PKTC转发和负载均衡，并实现全局调度。

Q
什么是全调度以太网GSE？
A

GSE（Global Scheduling Ethernet），即全调度以太网技术。GSE是由中国移动联合产业合作伙伴共同提出的一种以太网技术架构，是在现有以太网的基础上进行了优化和创新，以满足智算中心高性能网络技术，旨在突破传统以太网的技术瓶颈，打造无阻塞、高带宽、低时延的新型智算中心网络。

Q
为什么需要GSE？
A
在AI训练中，我们常用RDMA协议来高速传输数据。但RDMA对丢包非常敏感，哪怕只丢了一点点数据包，网络的有效传输速度就会大幅下降。

而AI大模型训练需要多个计算设备一起工作，它们之间需要频繁通信和同步，这对网络的要求就特别高。现在AI模型越来越大，智算中心的网络性能就得更强才行，需要无阻塞、“0”丢包、低延迟。

传统的以太网在大规模、高速度的数据传输时，容易出现网络拥塞等问题。这就像是一条高速公路，车一多就容易堵。

智算中心的网络中数据流虽然不多，但每个流的数据量都很大，传统的负载均衡方式就容易出问题，导致数据包丢失，动态时延增大等问题，从而影响AI训练的效率。

GSE技术就像是给去往某个目的地的多条高速公路装上了智能导航系统，它能主动控制车流选择最优路径，避免堵车，更高效地转发数据包。这样一来，丢包就少了，网络延迟也低了，整体传输速度就更高了，AI训练效率也就提升了。
Q
GSE技术特点
A
1. 从“流”分发转变为“报文”分发。传统ECMP 负载均衡会导致链路负载不均以及哈希极化，可能引起拥塞和丢包。

GSE设备会将数据包进行逻辑分组，组装成长度较长的“定长”容器，并基于报文容器转发和动态负载均衡，实现单条流在多路径上均匀地负载分担，提升有效带宽。

如果把报文当作货物，报文容器就好像载货能力一样的货车，每辆货车拉着同样重量的货物（数量可以不一样），大量货车被均匀地调度到去往同个目的地的多条高速路上，可以最大程度利用道路资源。

2. 从被动拥塞控制到主动流控，引入“授权请求”和“全局调度机制”，通过构建基于全局动态调度队列（DGSQ）的拥塞控制机制，本设备发送流量速率由最终的设备出口、途经的设备统一进行全网端到端授权，确保了流量负载不超过网络的承载能力，有效避免了网络拥塞而丢包。

这就好像货车在出发前先询问了目的地的库房是否具备接收能力，根据目的地的收货能力以及沿途路况来决定发出多少货物，确保货物能准确送达并接收。

由于AI大模型训练时任意一轮计算的结束均依赖最后一个结果的返回，降低网络长尾时延可有效提升训练完成时间。

交换网络整体转发时延和转发路径上中间节点的拥塞情况正相关，消除中间节点的拥塞就可消除长尾时延。GSE技术实现了精细化调度和和高负载均衡，可有效降低长尾时延，提升训练效率。

GSE支持GSE-N2N和GSE-E2E两大技术场景，GSE-N2N通过网络设备实现全部GSE功能，支持计算与网络设备的解耦；GSE-E2E将部分GSE能力延伸至服务器网卡，借助端网协同实现高性能集群互联。
Q
GSE vs RoCEv2 vs InfiniBand
A

GSERoCEv2
InfiniBand
网络设备GSE交换机以太交换机IB交换机
性能组网性能相较传统RoCEv2可提升40%已上经过调优可接近IB优
兼容性优，基于以太网改造，有开放标准优，增强以太网封闭，不兼容以太网
产业生态中国移动携手国内智算生态企业共同发布产品及标准。多种芯片方案，大量网络设备厂家Nvidia为主等少量海外厂商
易用性无需复杂的网络参数配置需要调节各种网络参数，较复杂，自动化部署正在完善中集中式管理机制，由子网管理器负责整个网络转发表的计算与分发等工作
成熟度新技术，持续完善中成熟，还在持续演进完善成熟

注：RoCEv2（RDMA over Converged Ethernet，融合以太网承载RDMA）

Q
GSE有哪些应用场景？
A

GSE主要面向无损、高带宽、低时延等高性能网络需求业务场景，如AI大模型训练的智算中心网络。

Q
GSE业界应用进展
A
  • 在2023年9月的中国网络大会上，中国移动研究院携手合作伙伴发布业界首款“全调度以太网（GSE）”样机。
  • 在2023年11月21日的开放数据中心委员会（ODCC）冬季全会会议上，正式成立全调度以太网（GSE）技术特设组并召开第一次工作组会议。
  • 在2024年9月27日的中国算力大会上，中国移动携手国内智算生态企业共同发布了全调度以太网（GSE）全套技术标准及首套商用产品。
  • 2024.11，中国移动联合云豹智能共同研发首颗GSE DPU芯片--“智算琢光”。
  • 2024.12，中国移动联合中兴共同研发首颗可完整支持GSE功能的大容量高性能交换芯片
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