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SmartNICとは 通信の周りの仕事をサーバーから引き取る、BlueField-4は前世代のコア4倍

SmartNICは、ネットワークカードに計算の回路を積み、通信の周りの仕事をサーバーのCPUから引き取る部品です。エヌビディアのBlueField-4は64コアのGraceのCPUを積み、BlueField-3の16コアの4倍にしました。

ポイント
  • SmartNICは、通信の口に加えてCPUや専用の回路を積み、自分で処理ができるネットワークカードです。
  • 仮想化、暗号、記憶装置とのやりとり、通信の監視などを、サーバーのCPUの代わりに受け持ちます。
  • AWSは自社のNitroのカードで、仮想化などの仕事をサーバーの外に出し、計算の力のほぼすべてを利用者に回しています。
  • BlueField-4は通信の速さが毎秒800ギガビット、メモリ128GBで、いずれもBlueField-3から大きく増えました。

ふつうのNICは、データを詰め替えて送り受けするだけの部品です。SmartNICは、そこにCPUや専用の回路を足し、届いたデータを自分で処理できるようにしたものです。エヌビディアは計算の力を大きくした品を「DPU(データ処理装置)」と呼んでおり、SmartNICの発展形と位置づけられます。

サーバーのCPUの「雑務」を引き取る

クラウドのサーバーでは、利用者の計算とは別に、たくさんの裏方の仕事があります。1台のサーバーを複数の利用者に分ける仮想化、通信の暗号化、不正な通信の遮断、離れた記憶装置とのデータのやりとりなどです。これらをサーバーのCPUでこなすと、利用者に貸せる計算の力が減ります。

SmartNICは、この裏方の仕事を引き取ります。通信がNICを通る時に、その場で暗号を解いたり、宛先ごとに振り分けたりします。サーバーのCPUは利用者の計算に専念できます。管理の仕組みを利用者のサーバーから切り離せるため、安全の面でも利点があります。

AWSのNitro

早くからこの考え方を取り入れたのがAWSです。同社のNitro Systemは、専用のカード群と軽い仮想化のソフトでできています。カードには、ネットワーク用、記憶装置(EBS)用、管理と安全のための部品があります。AWSによると、仮想化の仕事を専用のハードに移すことで、サーバーの計算の力とメモリのほぼすべてを利用者に回せます。アマゾンの社員を含め、管理者がサーバーの中に入れない設計だとも説明しています。

エヌビディアのBlueField

エヌビディアは2026年1月の技術解説で、次の世代のBlueField-4の中身を示しました。

BlueField-3と4の比較(エヌビディアの技術解説から)
項目BlueField-3BlueField-4
CPUArm A78 16コアGrace 64コア
通信の速さ(毎秒)400ギガビット800ギガビット
メモリの容量32GB128GB
メモリの帯域(毎秒)75GB250GB

BlueField-4には、AI向けの新しい仕事も与えられました。言語モデルの途中の結果(KVキャッシュ)を、GPUのメモリの外の記憶装置に出し入れする「推論文脈メモリ記憶」の基盤で、データの出し入れを受け持ちます。エヌビディアは、従来の記憶装置の使い方に比べ、1秒あたりの生成量が最大5倍になるとしています。

AMDは2022年に米ペンサンドを買収し、その技術でDPUとNICを作っています。マーベル・テクノロジーにもSmartNIC向けの半導体があります。

関連する用語

  • DPU:計算の力を大きくしたSmartNIC。エヌビディアやAMDが使う呼び名。
  • NIC:サーバーをネットワークにつなぐ部品。
  • 仮想化:1台のサーバーを複数の利用者に分けて貸す仕組み。
  • KVキャッシュ:言語モデルが答えを作る途中の結果。

BlueField-4はRubinの基盤の6つの半導体の一つで、通信はPCIe Gen6でサーバーとつながります。

この記事は公開資料をもとに作成しています。売買をすすめるものではありません。誤りを見つけたら訂正します(編集方針)。

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