2025-05-19 06:31:51
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多GPU卡之间如何通信?

摘要
1. 硬件通信方式: PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) :这是最常见的GPU间通信方式,通过PCIe总线实现GPU之间的数据传输。PCIe的带宽和延迟相对较高性能的互联技术较低。 NVLink:由NVIDIA开发,提供高带宽、低延迟的点对点连接,适用于单机多…...

1. 硬件通信方式

多GPU卡之间如何通信?

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) :这是最常见的GPU间通信方式,通过PCIe总线实现GPU之间的数据传输。PCIe的带宽和延迟相对较高性能的互联技术较低。

NVLink:由NVIDIA开发,提供高带宽、低延迟的点对点连接,适用于单机多卡或多GPU/CPU系统配置。

NVSwitch:NVIDIA开发的一种高性能互联交换机,支持全互联通信,适用于大规模多GPU系统,每个GPU可以以高达300GB/s的速度进行通信。

RDMA(Remote Direct Memory Access) :允许计算机内存直接访问远程计算机内存,实现低延迟、高带宽的数据传输,广泛应用于高性能计算和分布式存储系统中。

GPUDirect RDMA:结合了GPU加速计算和RDMA技术,实现GPU与RDMA网络设备之间的直接数据传输,降低传输延迟。

2. 软件通信库

NCCL(NVIDIA Collective Communication Library) :这是NVIDIA提供的多GPU通信库,支持单机多卡和多机多卡通信。NCCL优化了在PCIe、NVLink和InfiniBand等不同网络架构上的通信速度,支持常用的集体通信原语如AllReduce、Reduce、Broadcast等。

MPI(Message Passing Interface) :传统的分布式计算通信协议,可以通过CUDA API实现GPU间的通信。

3. 多机多卡通信

在多机多卡场景下,通常使用以太网或InfiniBand进行通信。例如,通过Socket编程实现基于以太网的通信,或者使用InfiniBand实现更高效的跨机通信。

4. 其他技术

GPUDirect P2P:允许同一服务器内的GPU直接通信,无需通过主机内存或CPU,减少数据复制操作,提高通信效率。

Infinity Fabric:AMD的高效卡间通信技术,广泛应用于其GPU和CPU中。

多GPU卡之间的通信技术涵盖了从硬件层面的NVLink、NVSwitch、RDMA到软件层面的NCCL和MPI等多种方式。这些技术共同作用,提升了多GPU系统的整体性能和扩展性。

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