當(dāng)前，以AI為代表的數(shù)字化技術(shù)正在驅(qū)動(dòng)各行各行業(yè)的業(yè)務(wù)重塑。比如制造業(yè)通過AI提高產(chǎn)品良品率、金融業(yè)采用AI優(yōu)化用戶體驗(yàn)、物流業(yè)通過AI提升運(yùn)輸效率、醫(yī)療業(yè)通過AI提高診斷結(jié)果正確率等。之所以AI能夠幫助行業(yè)客戶增強(qiáng)市場(chǎng)表現(xiàn)和競(jìng)爭(zhēng)力，主要在于AI幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)發(fā)展。

分析數(shù)據(jù)顯示，全球2000家跨國公司中，67%的CEO已將數(shù)字化確定為公司戰(zhàn)略的核心。數(shù)字化過程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，使用AI從海量數(shù)據(jù)中挖掘智慧成為共同的選擇。華為GIV（Global Industry Vision）預(yù)測(cè)，到2025年企業(yè)對(duì)AI的采用率將達(dá)到86%，AI成為企業(yè)重塑商業(yè)模式、提升客戶體驗(yàn)和開創(chuàng)未來的關(guān)鍵推動(dòng)力。

同時(shí)，AI也正驅(qū)動(dòng)著ICT架構(gòu)的變革。在數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)下，企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施需要具有優(yōu)異的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)性能。計(jì)算與存儲(chǔ)指標(biāo)依賴于硬件的發(fā)展，存儲(chǔ)介質(zhì)從傳統(tǒng)硬盤變成固態(tài)硬盤，時(shí)延降低了100倍，處理數(shù)據(jù)的CPU變成GPU甚至專用的AI芯片，計(jì)算性能提升了100倍。

在計(jì)算和存儲(chǔ)性能得到提升的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)通信正在成為企業(yè)ICT架構(gòu)的瓶頸，通信協(xié)議的演進(jìn)、應(yīng)用架構(gòu)的變化均呼吁網(wǎng)絡(luò)的變革。針對(duì)這樣的情況，由華為CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機(jī)組建，華為稱為AI Fabric智能無損數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的方案，可幫助企業(yè)構(gòu)建與傳統(tǒng)以太網(wǎng)兼容的RDMA（Remote Direct Memory Access，即遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存�。┚W(wǎng)絡(luò)，為數(shù)據(jù)中心帶來零丟包、低時(shí)延和高吞吐的極致性能。特別是CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機(jī)通過搭載華為昇騰AI芯片以及iLossless智能無損交換算法，實(shí)現(xiàn)更智能的調(diào)度和無損的轉(zhuǎn)發(fā)。

“獨(dú)門絕技” CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)打造AI網(wǎng)絡(luò)

自2012年CloudEngine 12800發(fā)布后，華為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在市場(chǎng)一路走高，2013年華為成為增長(zhǎng)最快的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)廠商；2014年年增長(zhǎng)率達(dá)137%；2015年華為成為唯一進(jìn)入全球SDN領(lǐng)導(dǎo)者行列的中國廠商；2016年中國區(qū)市場(chǎng)份額第一，全球份額第三；2017年邁入Gartner數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)魔力象限的挑戰(zhàn)者象限；2018年邁入數(shù)據(jù)中心SDN網(wǎng)絡(luò)硬件廠商領(lǐng)導(dǎo)者行列。

AI時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能成為重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)以太網(wǎng)千分之一的丟包率，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的AI算力只能發(fā)揮50%；同時(shí)，大數(shù)據(jù)時(shí)代現(xiàn)有100GE為主的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)已無法支撐數(shù)字洪水的挑戰(zhàn)；另外，隨著數(shù)據(jù)中心服務(wù)器規(guī)模的增加，以及計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合，傳統(tǒng)人工運(yùn)維手段已難以為繼，亟需引入創(chuàng)新的技術(shù)提升智能化運(yùn)維的能力。

面對(duì)挑戰(zhàn)，華為首次給CloudEngine系列數(shù)據(jù)中心交換機(jī)裝上了智慧的“芯”，并獨(dú)創(chuàng)了iLossless智能無損算法。在首款面向AI時(shí)代的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)CloudEngine 16800，華為定義了AI時(shí)代數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的三大特征，創(chuàng)新性地引入AI技術(shù)，普惠AI助力客戶加速智能化轉(zhuǎn)型。

內(nèi)嵌AI“芯”，100%發(fā)揮AI算力

眾所周知，華為在AI芯片的投入是巨大的和持續(xù)的。在全聯(lián)接大會(huì)2018上，華為發(fā)布了自研云端AI芯片“昇騰（Ascend ）”系列。昇騰作為華為全棧全場(chǎng)景AI解決方案的關(guān)鍵部分, 是華為全面AI戰(zhàn)略的重要支撐。在設(shè)計(jì)方面，突破了人工智能芯片設(shè)計(jì)的功耗、算力等約束，實(shí)現(xiàn)了能效比的大幅提升。未來將為平安城市、自動(dòng)駕駛、云業(yè)務(wù)和IT智能、智能制造、機(jī)器人、便攜機(jī)、智能手機(jī)、智能手表等應(yīng)用場(chǎng)景提供全新的解決方案。

昇騰采用華為自研達(dá)芬奇架構(gòu)，使用了華為自研的高效靈活CISC指令集，每個(gè)AI核心可以在1個(gè)周期內(nèi)完成4096次MAC計(jì)算，集成了張量、矢量、標(biāo)量等多種運(yùn)算單元，支持多種混合精度計(jì)算，支持訓(xùn)練及推理兩種場(chǎng)景的數(shù)據(jù)精度運(yùn)算。昇騰的統(tǒng)一架構(gòu)可以適配多種場(chǎng)景，功耗范圍從幾十毫瓦到幾百瓦，彈性多核堆疊，可在多種場(chǎng)景下提供最優(yōu)能耗比。

在CloudEngine 16800中，華為就將昇騰AI芯片“融入其中”。借助獨(dú)創(chuàng)的iLossLess智能無損交換算法，CloudEngine 16800“軟硬結(jié)合”實(shí)現(xiàn)流量模型自適應(yīng)自優(yōu)化，從而在零丟包基礎(chǔ)上獲得更低時(shí)延和更高吞吐的網(wǎng)絡(luò)性能，克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)丟包導(dǎo)致的算力損失，將AI算力從50%提升到100%，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IOPS（Input/Output Operations Per Second）性能提升30%。

最高密度，滿足AI時(shí)代數(shù)據(jù)大爆炸

CloudEngine 16800全面升級(jí)了硬件交換平臺(tái)，在正交架構(gòu)基礎(chǔ)上，突破超高速信號(hào)傳輸、超強(qiáng)散熱、高效供電等多項(xiàng)技術(shù)難題，使得單槽位可提供業(yè)界最高密度48端口400GE線卡，單機(jī)提供業(yè)界最大的768端口400GE交換容量，交換能力高達(dá)業(yè)界平均的5倍，滿足AI時(shí)代流量倍增需求。同時(shí)，單比特功耗下降50%，更綠色節(jié)能。

秒級(jí)響應(yīng)，使能自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)

提升智能運(yùn)維水平和網(wǎng)絡(luò)故障修復(fù)效率是CloudEngine 16800承繼華為推動(dòng)的意圖驅(qū)動(dòng)的智簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)（IDN）的理念延伸，從而使能自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)加速到來。

得益于AI芯片，CloudEngine 16800可大幅度提升“網(wǎng)絡(luò)邊緣”即設(shè)備級(jí)的智能化水平，使得交換機(jī)具備本地推理和實(shí)時(shí)快速?zèng)Q策的能力；并且，通過本地智能結(jié)合集中的FabricInsight網(wǎng)絡(luò)分析器，構(gòu)建分布式AI運(yùn)維架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)秒級(jí)故障識(shí)別和分鐘級(jí)故障自動(dòng)定位；此外，基于iNetOps智能運(yùn)維算法，華為提供了超過72種典型故障秒級(jí)根因分析的能力，使故障自動(dòng)定位率達(dá)到90%。

除了以上三大特征，在CloudEngine 16800的設(shè)計(jì)中，通過SuperFast超高速互聯(lián)、SuperPower高效供電、SuperCooling超強(qiáng)散熱等黑科技，華為突破了多項(xiàng)技術(shù)難題，以支持?jǐn)?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)超高密度及其演進(jìn)能力，并顯著降低了數(shù)據(jù)中心能耗。

所以，依靠獨(dú)有的AI芯片以及算法能力，CloudEngine 16800更加智能。同時(shí)，在硬件設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新，也讓CloudEngine 16800具備更多“看點(diǎn)”。這些都是華為持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新的成果，必將開啟CloudEngine 16800的另一個(gè)創(chuàng)奇。

兩大權(quán)威測(cè)試 華為AI Fabric“名不虛傳”

如果說以上的特征是華為幫助行業(yè)應(yīng)對(duì)AI網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)的回應(yīng)，那么來自權(quán)威機(jī)構(gòu)的測(cè)試驗(yàn)證則為企業(yè)吃了一個(gè)“定心丸”！華為AI Fabric智能無損數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案通過了兩大權(quán)威測(cè)試機(jī)構(gòu)的層層測(cè)試，證明了AI Fabric的實(shí)力。

歐洲高級(jí)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中心（EANTC）被全世界公認(rèn)為全球領(lǐng)先的電信技術(shù)獨(dú)立測(cè)試中心之一。華為委托EANTC，驗(yàn)證了華為AI Fabric解決方案的網(wǎng)絡(luò)性能。在EANTC，采用業(yè)界公認(rèn)的Intel MPI基準(zhǔn)測(cè)試驗(yàn)證華為AI Fabric解決方案的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力。為了評(píng)估其轉(zhuǎn)發(fā)效率，EANTC對(duì)相同組件啟用和不啟用ECN兩種場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。作為一個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，EANTC對(duì)啟用動(dòng)態(tài)ECN后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延是否會(huì)降低進(jìn)行了驗(yàn)證。

經(jīng)測(cè)試，Intel MPI基準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)景下，華為AI Fabric解決方案可不同程度地降低數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)延：小數(shù)據(jù)包的時(shí)延降低了0.2%，超大數(shù)據(jù)包的時(shí)延降低了44%。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說，網(wǎng)絡(luò)的可靠性至關(guān)重要。EANTC對(duì)網(wǎng)絡(luò)收斂性進(jìn)行了測(cè)試以驗(yàn)證華為AI Fabric解決方案在運(yùn)行HPC應(yīng)用時(shí)從網(wǎng)絡(luò)鏈路故障恢復(fù)的能力。此外，為了驗(yàn)證華為AI Fabric解決方案在優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上是否能夠高效地傳輸文件，EANTC還進(jìn)行了分布式文件系統(tǒng)（DFS）的基準(zhǔn)測(cè)試。

經(jīng)過測(cè)試，在分布式文件系統(tǒng)（DFS）場(chǎng)景下，對(duì)于I/O深度值較大的消息，華為AI Fabric解決方案可使時(shí)延降低多達(dá)15%。此外，華為AI Fabric解決方案成功實(shí)現(xiàn)100GE和25GE智能網(wǎng)卡以及Leaf和Spine交換機(jī)的集成。

隨著SSD技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)性能已經(jīng)達(dá)到甚至超過網(wǎng)絡(luò)速度。EANTC驗(yàn)證了華為AI Fabric在這種情況下的表現(xiàn)。通過基于融合以太網(wǎng)的RDMA（RoCE）和顯式擁塞通知（ECN）兩種高級(jí)實(shí)現(xiàn)，華為AI Fabric解決方案實(shí)現(xiàn)無損、彈性傳輸。

RoCE是RDMA over Converged Ethernet的簡(jiǎn)稱，是一種允許通過以太網(wǎng)使用遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問（RDMA）的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。RDMA可繞過CPU和其他計(jì)算組件直接將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存中，不需要進(jìn)行拷貝，從而提高效率。基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的IP/UDP消息傳遞的一個(gè)主要架構(gòu)問題是業(yè)務(wù)承載需要對(duì)報(bào)文進(jìn)行排隊(duì)。一旦隊(duì)列溢出，報(bào)文最后會(huì)被丟棄。在這種情況下，上層應(yīng)用需要重新傳輸被丟棄的報(bào)文，導(dǎo)致性能下降。華為AI Fabric解決方案使用ECN優(yōu)化排隊(duì)行為、降低時(shí)延以及最大程度地減少傳輸過程中IP報(bào)文的丟棄。EANTC對(duì)該解決方案進(jìn)行了驗(yàn)證。

除了成功通過EANTC數(shù)據(jù)中心高性能測(cè)試，華為還委托Tolly在三大應(yīng)用場(chǎng)景（高性能計(jì)算HPC、分布式AI訓(xùn)練、分布式存儲(chǔ)）中，對(duì)華為AI Fabric解決方案進(jìn)行性能評(píng)估，并與思科Nexus交換機(jī)組網(wǎng)的性能進(jìn)行了對(duì)比。華為和思科的方案均基于RDMA over Converged Ethernet（RoCEv2）。在所有三大場(chǎng)景中，華為AI Fabric解決方案的性能均優(yōu)于思科。

本次測(cè)試，Tolly針對(duì)華為CloudEngine和業(yè)界其他主流廠商的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)組網(wǎng)方案，選取AI時(shí)代數(shù)據(jù)中心的高性能計(jì)算（HPC）、人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）和分布式存儲(chǔ)三大典型應(yīng)用場(chǎng)景，在全100GE和100GE/25GE相同Spine-leaf組網(wǎng)環(huán)境下，進(jìn)行了IMB（Intel MPI Benchmark）模型、TensorFlow模型和吞吐率、丟包率及時(shí)延等性能指標(biāo)的全面對(duì)比測(cè)試評(píng)估。經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試證明，華為AI Fabric全面領(lǐng)先，性能平均高出30%左右。

通過以上兩大權(quán)威組織的測(cè)試，我們看到基于CloudEngine的華為AI Fabric解決方案在實(shí)現(xiàn)AI網(wǎng)絡(luò)方面是“名不虛傳”的，可以幫助企業(yè)構(gòu)建應(yīng)對(duì)AI時(shí)代挑戰(zhàn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

結(jié)語

萬物互聯(lián)的智能世界正加速到來，數(shù)據(jù)中心也正在從云時(shí)代向AI時(shí)代演進(jìn)，成為5G、人工智能等新型基礎(chǔ)設(shè)施的核心。作為云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，華為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)已在全球7800多家企業(yè)成功商用，助力金融、互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商等行業(yè)客戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

華為CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)和AI Fabric智能無損數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案適用于分布式存儲(chǔ)、高性能計(jì)算（HPC）和AI應(yīng)用等場(chǎng)景，依靠的獨(dú)創(chuàng)的AI芯片和iLossLess智能無損交換算法，解決了當(dāng)前以太網(wǎng)易丟包，吞吐率低的難題，引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)邁入AI時(shí)代，匹配AI業(yè)務(wù)的快速普及，助力客戶加速實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型。

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