>> 信達(dá)證券-電子行業(yè)專(zhuān)題研究:聊聊交換機(jī),和AI有什么關(guān)系?-230725
| 上傳日期: |
2023/7/26 |
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pdf 共17頁(yè) |
來(lái)源: |
信達(dá)證券 |
| 評(píng)級(jí): |
看好 |
作者: |
莫文宇 |
| 行業(yè)名稱(chēng): |
電子 |
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Q:什么是協(xié)議? A:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。法律層面上,OSI七層協(xié)議為國(guó)際協(xié)議。20世紀(jì)80年代,為了規(guī)范化計(jì)算機(jī)之間的通信方式,從而滿(mǎn)足開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)的需求,OSI(Open System Interconnection)協(xié)議被提出,其采用了一種七層網(wǎng)絡(luò)。事實(shí)層面上,TCP/IP協(xié)議為國(guó)際協(xié)議。在OSI七層協(xié)議七層模型建立之前,TCP/IP協(xié)議簇便已開(kāi)始運(yùn)行,且因特網(wǎng)在當(dāng)時(shí)已覆蓋了,借因特網(wǎng)的助力,TCP/IP成為了事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 由于HPC對(duì)于網(wǎng)絡(luò)高吞吐、低時(shí)延的要求,在數(shù)據(jù)中心中TCP/IP逐步過(guò)渡到RDMA。RDMA(遠(yuǎn)程內(nèi)存直接訪(fǎng)問(wèn)技術(shù),RemoteDirectMemory Access):能直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存數(shù)據(jù),無(wú)需操作系統(tǒng)內(nèi)核的介入。這允許高吞吐、低延遲的網(wǎng)絡(luò)通信,尤其適合在大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)集群中使用。RDMA中包含不同的分支,其中,Infiniband專(zhuān)為RDMA設(shè)計(jì),從硬件級(jí)別保證可靠傳輸,技術(shù)先進(jìn),但是成本高昂。而RoCE和iWARP都是基于以太網(wǎng)的RDMA技術(shù)。 Q:數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中,交換機(jī)有什么用? A:交換機(jī)是一種用于電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在數(shù)據(jù)中心中,負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等職能。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心往往使用三層架構(gòu),即接入層、匯聚層、核心層。接入層通常直接與服務(wù)器相連,常用的接入交換機(jī)常為T(mén)OR(Top of Rack)交換機(jī)。匯聚層是網(wǎng)絡(luò)接入層和核心層的“中介(中間層)”。核心交換機(jī)為進(jìn)出數(shù)據(jù)中心的包提供轉(zhuǎn)發(fā),并為匯聚層提供連接性。傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)有較為顯著的缺點(diǎn),并且隨著云計(jì)算的發(fā)展,這些缺點(diǎn)愈發(fā)突出,比如帶寬浪費(fèi)、故障域大、時(shí)延較長(zhǎng)等等。 葉脊架構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯,具有扁平化設(shè)計(jì)、低延遲、帶寬高等特點(diǎn)。葉脊網(wǎng)絡(luò)(leaf-spine)使得網(wǎng)絡(luò)扁平化,其中葉交換機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)的接入層交換機(jī),脊交換機(jī)類(lèi)似核心交換機(jī)。葉和脊交換機(jī)之間通過(guò)ECMP(Equal Cost Multi Path)動(dòng)態(tài)選擇多條路徑。當(dāng)Leaf層的接入端口和上行鏈路都沒(méi)有瓶頸時(shí),這個(gè)架構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了無(wú)阻塞( Nonblocking)。因?yàn)镕abric中的每個(gè)Leaf都會(huì)連接到每個(gè)Spine,所以,如果一個(gè)Spine出現(xiàn)問(wèn)題,數(shù)據(jù)中心的吞吐性能只會(huì)有輕微的下降(SlightlyDegrade)。 Q:英偉達(dá)交換機(jī)=IB交換機(jī)? A:不是。英偉達(dá)Spectrum和Quantum平臺(tái),同時(shí)布局了以太網(wǎng)和IB交換機(jī)。IB交換機(jī)主要由廠(chǎng)商mellanox運(yùn)營(yíng),英偉達(dá)于2020年成功將其收購(gòu)。此外,英偉達(dá)Spectrum平臺(tái)的交換機(jī)主要基于以太網(wǎng),旗下產(chǎn)品不斷迭代,2022年發(fā)布的Spectrum-4是400G交換機(jī)產(chǎn)品。Spectrum和Quantum平臺(tái)針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。在英偉達(dá)的設(shè)想中,AI應(yīng)用場(chǎng)景可大致分為AI云和AI工廠(chǎng),在AI云中可以使用傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)和Spectrum-X以太網(wǎng),而在AI工廠(chǎng)中則需要使用NVLink+InfiniBand的方案。 Q:英偉達(dá)SuperPOD如何理解? A:SuperPOD是服務(wù)器集群,通過(guò)將多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)相連,以提供較大的吞吐性能。以英偉達(dá)DGXA100 SuperPOD為例,1個(gè)SU對(duì)應(yīng)8臺(tái)葉交換機(jī)和5臺(tái)脊交換機(jī),2個(gè)SU對(duì)應(yīng)16臺(tái)葉交換機(jī)和10臺(tái)脊交換機(jī),依此類(lèi)推。此外,當(dāng)SU數(shù)量增至6個(gè)以上時(shí),官方推薦加入一層核心層交換機(jī)。 在DGXA100 SuperPOD中,計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的連接中服務(wù)器:交換機(jī)~1:1.17(以7個(gè)SU為例);但是在DGXA100 SuperPOD中,這一比例為1:0.38。若考慮到存儲(chǔ)器及網(wǎng)絡(luò)管理的需求,則DGXA100SuperPOD和DGXH100 SuperPOD中服務(wù)器:交換機(jī)分別為1:1.34和1:0.50。交換機(jī)用量下降,主因兩種架構(gòu)的推薦配置中交換機(jī)型號(hào)差異,后者無(wú)論從端口數(shù)量及速率、性能還是價(jià)值量都有明顯提升。 Q:交換機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀? A:交換機(jī)市場(chǎng)短期景氣較好,隨著AI發(fā)展,市場(chǎng)需求有望進(jìn)一步擴(kuò)大,且呈現(xiàn)向高端迭代趨勢(shì)。 從格局上看,交換機(jī)市場(chǎng)尚為藍(lán)海,思科份額較大,Arista成長(zhǎng)迅速。市場(chǎng)規(guī)模方面:2023Q1全球以太網(wǎng)交換機(jī)收入100.21億美元,同比+31.5%。其中,200G/400G交換機(jī)收入同比增加41.3%,100G交換機(jī)收入同比+18.0%。端口出貨數(shù)量方面:2023Q1出貨2.29億個(gè),同比+14.8%。其中,200G/400G、100G端口分別增加224.2%、17.0%。 競(jìng)爭(zhēng)格局優(yōu)于服務(wù)器市場(chǎng),思科一家獨(dú)大,Arista成長(zhǎng)迅速。據(jù)theNextPlatform測(cè)算,2023Q1思科占據(jù)46%的市場(chǎng)份額,約46.1億美元,同比+33.7%。Arista憑借在數(shù)據(jù)中心的出色表現(xiàn),2023Q1收入11.5億美元,同比+61.6%。盈利能力方面,思科和Arista毛利率均接近60%。較優(yōu)的格局鑄就了產(chǎn)業(yè)鏈廠(chǎng)商良好的盈利能力,思科和Arista的毛利率雖然由略微下降的趨勢(shì),但總體仍保持60%左右的毛利率。展望后市,我們認(rèn)為隨著AI發(fā)展,交換機(jī)市場(chǎng)有望持續(xù)受益。 投資建議:隨AI服務(wù)器部署漸入放量期,為發(fā)揮算力網(wǎng)絡(luò)性能,交換機(jī)部署需求水漲船高。建議緊跟海外算力產(chǎn)業(yè)鏈放量步調(diào),關(guān)注A股交換機(jī)概念股,具體包括工業(yè)富聯(lián)、滬電股份、生益科技等。 風(fēng)險(xiǎn)因素:宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)下行風(fēng)險(xiǎn);AI發(fā)展不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn);地緣政治波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)
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