数字孪生,Omniverse 数字孪生平台


什么是数字孪生?

真正的数字孪生实际上是一个实物世界的现实翻版。从更大规模的角度看,数字孪生是一个和物理世界相连接的虚拟世界。真正的数字孪生必须满足四大特征:

物理上的准确性和真实性,必须遵循物理定律;

不间断地与物理世界进行同步,基本上实现“即见即所得”的同步体验;

精准的时间运行,因为在多个计算节点上实现同步;

包括多个自制系统来支撑数字孪生技术。Omniverse 数字孪生是对工业资产、流程或环境的大规模精确模拟,具有多个与现实世界数据流完美同步的自治系统。因此,Omniverse 相当于是一个大融合,可以支持多个同步自治系统,在上述四个特征下实现更好的数字孪生环境。

Omniverse 数字孪生平台

英伟达在今年的 GTC 春季大会上,对外发布了 OVX 服务器,可以更好地保持物理上的准确性,遵循物理定律,让数据中心具备可扩展性、低延时和精准时间的特点,来满足上述提到的四大特征,支撑 Omniverse 数字孪生平台,更好地为企业提供数字孪生的基础设施。

NVIDIA OVX 是为了支持数字中心规模、物理精确的工业数字孪生模拟而设计,它结合了最快的光线追踪技术和相关网络组件。第一代 OVX 服务器包括 8 颗 NVIDIA A40 RTX GPU 和 3 块 ConnectX-6 Dx 200Gbps 网卡组成一台 OVX 服务器,还包括两个至强 CPU、1TB 系统内存和 16T NVMe 存储,这使得 NVIDIA OVX 的 SuperPOD 能够在工厂、城市、世界范围构建实时性能的数字孪生系统。

为了能够更好地支撑数据中心规模的应用,NVIDIA 提供了 OVX POD 和 OVX SuperPOD,NVIDIA OVX 不仅仅是一台服务器,它旨在扩展以支持更为苛刻的数字孪生工作负载,为这些工作负载提供最优支持。所以,OVX SuperPOD 和 OVX  POD 多服务器计算系统上,引入了 NVIDIA Spectrum-3 交换机。它提供 200Gbps 网络架构,可以将 32 台 OVX 服务器与高速网络和高速存储进行连接,具备低延时和精准定时的特点,以同步物理世界和虚拟世界,满足大规模行业数字孪生的实时仿真需求。NVIDIA OVX  SuperPOD 架构支持部署 1 个或多个 OVX 的可扩展单元,为复杂的数字孪生提供低延续网络、高带宽和计算性能。

首款 400Gbps 端到端以太网平台

Spectrum-4 网络平台是 NVIDIA 推出的首款 400Gbps 端到端以太网网络平台,它由四大部分组成,一个是 Spectrum-4 交换机,可以加速的云网络架构;二是 ConnectX-7 智能网卡,它是一个领先的智能网卡;三是 BlueField-3 DPU,可以编程的数据中心基础设施。在这三大硬件组件基础上还有 NVIDIA  Cumulus  Linux 或 SONiC 网络操作系统、DOCA 软件框架,这些硬件和软件共同组成了 Spectrum-4 端到端 400Gbps 以太网网络平台。

为什么它如此重要?现阶段,数据中心数据流量呈现指数级增长,并要求极致的性能、高级的安全性和强大的功能,以实现大规模的高性能、虚拟化和虚拟仿真。这对数据中心基础设施提出了非常高的要求。

Spectrum-4 以太网网络平台具有重要价值。它可以将 NVIDIA 推出的 OVX、EGX、HGX 这些计算系统与加速的以太网解决方案连接起来,提供现代数据中心工作负载所需的精确定时、强大的安全性、最低延迟、自适应路由和复杂的拥塞控制机制。DOCA 数据中心基础设施软件框架可以加速基于 NVIDIA  BlueField DPU 的应用程序开发,增强大规模云原生应用程序。

硬件参数

Spectrum-4 以太网交换机,可为大规模云计算、企业人工智能、模拟仿真提供性能更优化的端到端以太网网络平台,提供极致的性能,高级的安全性、强大的功能,实现大规模、高性能、虚拟化、模拟仿真功能,使现代数据中心具备更完美的能力来支持 NVIDIA 应用框架。

Spectrum-4 网络平台,实际上是一个完整的体系,以 Spectrum-4 以太网交换机为核心,通过 ConnectX-7 智能网卡和 NVIDIA BlueField DPU,与 NVIDIA  DGX、EGX、HGX 和 OVX 服务器构成一个加速计算系统,提供网络和基础设施上的支持。

在 Spectrum-4 交换机上有一个强大的交换芯片,这是 NVIDIA 自研的 Spectrum ASIC,它可以提供强大的高性能交换能力。NVIDIA  CUMULUS 网络操作系统或 SONIC 网络操作系统来进行交换机的管理和配置,提供更好的开放平台。上面还会提供 NVIDIA NetQ 和 NVIDIA AIR 网络管理工具以及一些运维部署的工具,方便用户在上面构建自己的网络平台。

综上所述,Spectrum-4 平台主要提供四大功能。

加速,一流的硬件性能和云规模的软件效率,能够给用户提供很好的加速网络平台;

创新,第五代交换芯片设计优化云、人工智能、存储工作负载的功能,加速网络的性能;

优化,从成本和投资回报等方面考虑给用户优化的方案,使之花相对少的钱得到更好的网络环境;

可靠,实现公平性、可预测性和可见性的功能,让用户更好的运维网络。与上一代 Spectrum 交换机产品相比,Spectrum-4 平台的网络带宽提升了 4 倍,安全加密性能提升了 3 倍,为大规模数据中心基础设施提供了超高网络性能和强大安全性。在交换机采用的数量方面,一台 Spectrum-4 交换机由于端口密度较高,可提供的端口数量较多,可以替代相当 12 台的上一代交换机组成的网络,再加上它自身的 ASIC 芯片制程,在能源消耗上可以减少 40%。



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