在NVIDIA DGX Spark平臺上對NVIDIAConnectX-7 200G網(wǎng)卡進(jìn)行配置時(shí)，會遇到“4 個(gè)邏輯端口”現(xiàn)象。理解背后的真相是后續(xù)所有配置的基礎(chǔ)。本文將從此現(xiàn)象入手，逐步解析其原理，并提供從基礎(chǔ)配置到深度性能驗(yàn)證的完整流程。

1理解“4 個(gè)邏輯端口”的真相

目前，在 DGX Spark 系統(tǒng)上配置 ConnectX-7（CX7）網(wǎng)卡時(shí)，會遇到一個(gè)常見問題：DGX Spark 只有兩個(gè)物理端口，但在使用ip-br a或ibdev2netdev命令查看時(shí)， ConnectX-7 網(wǎng)卡顯示為四個(gè)端口：

rocep1s0f0port1==> enp1s0f0np0 (Up)   物理端口1/路徑A
rocep1s0f1port1==> enp1s0f1np1 (Up)   物理端口2/路徑A
roceP2p1s0f0port1==> enP2p1s0f0np0 (Up) 物理端口1/路徑B
roceP2p1s0f1port1==> enP2p1s0f1np1 (Up) 物理端口2/路徑B

答案在于 GB10 芯片的 PCIe 限制與 Socket Direct 模式。

簡單理解為：其無法為單個(gè)設(shè)備提供超過 x4 寬度的 PCIe 通道。因此為了實(shí)現(xiàn) 200 Gbps 的傳輸速率，將啟用 ConnectX-7 的 socket 直通，把兩條獨(dú)立的 x4 PCIe 鏈路聚合起來，從而共同達(dá)到 200 Gbps 的帶寬。

而 ConnectX-7 網(wǎng)卡在 Socket Direct 模式下，分別由 GB10 SoC 的兩條獨(dú)立 PCle x4 鏈路（我們稱之為路徑 A 和路徑 B）驅(qū)動，所以會把每一個(gè)物理接口識別成兩個(gè) PCle 設(shè)備，進(jìn)而對應(yīng)兩個(gè)邏輯接口。經(jīng)由每個(gè) PCle x4 的連接，只有100 Gbps，無法滿足 200 Gbps 的傳輸需求，所以對應(yīng)下圖中，在配置網(wǎng)絡(luò)和構(gòu)建流量時(shí)，要實(shí)現(xiàn)完整的 200 Gbps 帶寬必須同時(shí)使用這兩條鏈路（路徑 A 和路徑 B）——即使只用一個(gè)物理接口，也需確保兩路流量都被激活。

▲ 邏輯端口示意圖

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本圖片由麗臺科技制作，如果您有任何疑問或需要使用此圖片，請聯(lián)系麗臺科技（下同）

具體表現(xiàn)為：

路徑 A-> 訪問物理端口 1 (enp1s0f0np0)

路徑 A-> 訪問物理端口 2 (enp1s0f1np1)

路徑 B-> 訪問物理端口 1 (enP2p1s0f0np0)

路徑 B-> 訪問物理端口 2 (enP2p1s0f1np1)

這不是四個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)口，而是兩個(gè)物理網(wǎng)口在操作系統(tǒng)層面被“鏡像”為四條 PCIe 路徑。為了充分利用硬件性能，必須正確配置并測試這四條路徑。

2網(wǎng)絡(luò)配置：連接兩臺 DGX Spark

下面將重點(diǎn)介紹連接兩臺 DGX Spark 時(shí)的手動靜態(tài) IP 分配。

2.1 確保兩個(gè)系統(tǒng)上的用戶名相同

此步驟旨在確保兩臺 DGX Spark 設(shè)備使用相同的用戶名，以便后續(xù)操作（尤其是 SSH 免密登錄和分布式任務(wù)調(diào)度）能夠無縫進(jìn)行。

注：用戶可根據(jù)實(shí)際情況自行配置，無需嚴(yán)格遵循以下步驟。

2.1.1 檢查當(dāng)前用戶名

在兩臺機(jī)器上分別運(yùn)行：

whoami

如果兩臺都已經(jīng)是leadtek_dgx1，則無需操作，直接繼續(xù)后續(xù)步驟。

如果任一系統(tǒng)用戶名不同，請按以下步驟創(chuàng)建統(tǒng)一用戶。

2.1.2 在兩臺系統(tǒng)上創(chuàng)建 leadtek_dgx1 用戶（如不存在）

# 創(chuàng)建用戶并設(shè)置主目錄
sudouseradd -m leadtek_dgx1


# 將用戶加入 sudo 組
sudousermod -aGsudoleadtek_dgx1


# 設(shè)置密碼
sudopasswd leadtek_dgx1


#切換到該用戶
su - leadtek_dgx1

完成后，兩臺系統(tǒng)均以相同用戶名leadtek_dgx1登錄，便于后續(xù) SSH 免密操作。

2.2 確認(rèn)接口狀態(tài)

確定所有網(wǎng)絡(luò)端口均已連接（Up 狀態(tài)）：

leadtek_dgx1@spark-a83f:~$ ibdev2netdev
rocep1s0f0port1==> enp1s0f0np0 (Up)
rocep1s0f1port1==> enp1s0f1np1 (Up)
roceP2p1s0f0port1==> enP2p1s0f0np0 (Up)
roceP2p1s0f1port1==> enP2p1s0f1np1 (Up)

2.3 IP 地址規(guī)劃

我們?yōu)?node1 和 node2 上的四個(gè)邏輯接口分別規(guī)劃獨(dú)立的子網(wǎng)，用于后續(xù)網(wǎng)絡(luò)性能測試。

▲ IP 地址規(guī)劃

2.4 執(zhí)行配置命令

在 node1 上執(zhí)行：

# 物理端口1 / 路徑A (192.168.10.0/24)/enp1s0f0np0
sudoip addr add192.168.10.10/24dev enp1s0f0np0
sudoip link set enp1s0f0np0 up


# 物理端口2 / 路徑A (192.168.11.0/24)/enp1s0f1np1
sudoip addr add192.168.11.10/24dev enp1s0f1np1
sudoip link set enp1s0f1np1 up


# 物理端口1 / 路徑B (192.168.12.0/24)/enP2p1s0f0np0
sudoip addr add192.168.12.10/24dev enP2p1s0f0np0
sudoip link set enP2p1s0f0np0 up


# 物理端口2 / 路徑B (192.168.13.0/24)/enP2p1s0f1np1
sudoip addr add192.168.13.10/24dev enP2p1s0f1np1
sudoip link set enP2p1s0f1np1 up


#ip -br a
enp1s0f0np0   UP      192.168.10.10/24
enp1s0f1np1   UP      192.168.11.10/24
enP2p1s0f0np0  UP      192.168.12.10/24
enP2p1s0f1np1  UP      192.168.13.10/24

在 node2 上執(zhí)行：

# 物理端口1 / 路徑A (192.168.10.0/24)/enp1s0f0np0
sudoip addr add192.168.10.11/24dev enp1s0f0np0
sudoip link set enp1s0f0np0 up


# 物理端口1 / 路徑A (192.168.11.0/24)/enp1s0f1np1
sudoip addr add192.168.11.11/24dev enp1s0f1np1
sudoip link set enp1s0f1np1 up


# 物理端口2 / 路徑B (192.168.12.0/24)/enP2p1s0f0np0
sudoip addr add192.168.12.11/24dev enP2p1s0f0np0
sudoip link set enP2p1s0f0np0 up


# 物理端口2 / 路徑B (192.168.13.0/24)/enP2p1s0f1np1
sudoip addr add192.168.13.11/24dev enP2p1s0f1np1
sudoip link set enP2p1s0f1np1 up


#ip -br a
enp1s0f0np0   UP      192.168.10.11/24
enp1s0f1np1   UP      192.168.11.11/24
enP2p1s0f0np0  UP      192.168.12.11/24
enP2p1s0f1np1  UP      192.168.13.11/24

2.5 設(shè)置無密碼 SSH 身份驗(yàn)證

需要找到已啟動的 ConnectX-7 接口的 IP 地址。在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，分別運(yùn)行ip addr show enp1s0f0np0：

#ip addr show enp1s0f0np0
3: enp1s0f0np0:  mtu1500qdisc mq state UP group default qlen1000
 link/ether4c47:7d40brd ffffff:ff
 inet192.168.10.10/24scope global enp1s0f0np0
   valid_lftforever preferred_lft forever


#ip addr show enp1s0f0np0
3: enp1s0f0np0:  mtu1500qdisc mq state UP group default qlen1000
 link/ether4c47:7d8f brd ffffff:ff
 inet192.168.10.11/24scope global enp1s0f0np0
   valid_lftforever preferred_lft forever

確定 node1 和 node2 IP：

node1：192.168.10.10
node2：192.168.10.11

在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上分別運(yùn)行以下命令以啟用無密碼 SSH：

ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub leadtek_dgx1@192.168.10.10
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub leadtek_dgx1@192.168.10.11


ssh192.168.10.10hostname
ssh192.168.10.11hostname

3RDMA 帶寬性能測試

配置完成后，我們使用ib_write_bw工具（來自 perftest-tools 包）來驗(yàn)證聚合帶寬是否能達(dá)到 200 Gbps 的物理極限。

3.1 測試一：單物理端口聚合帶寬（物理端口 1）

此測試的目標(biāo)是驗(yàn)證單個(gè)物理端口（使用其對應(yīng)的兩條 PCIe 路徑）是否能跑滿 200 Gbps。

測試步驟：我們需要在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上同時(shí)啟動兩個(gè)ib_write_bw實(shí)例，一個(gè)跑在物理端口 1/ 路徑 A(192.168.10.x)，一個(gè)跑在物理端口 1/ 路徑 B（192.168.12.x）。

3.1.1 啟動物理端口 1/ 路徑 A （192.168.10.x）測試

在node2（服務(wù)端)）終端 1 中運(yùn)行：

ib_write_bw-d rocep1s0f0 -p18511--bind_source_ip=192.168.10.11--report_gbits --run_infinitely -D5

在node1(客戶端) 終端 1 中運(yùn)行：

ib_write_bw-d rocep1s0f0 -p18511--report_gbits --run_infinitely -D5192.168.10.11

觀察到帶寬結(jié)果：約 97 Gbit/s。

▲ 測試結(jié)果截圖

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本文所有測試結(jié)果均由麗臺科技實(shí)測得出，如果您有任何疑問或需要使用此測試結(jié)果，請聯(lián)系麗臺科技（下同）

3.1.2 保持物理端口 1/ 路徑 A 通信，啟動物理端口 1/ 路徑 B （192.168.12.x）測試

在node2(服務(wù)端) 終端 2 中運(yùn)行：

ib_write_bw-d roceP2p1s0f0 -p18512--bind_source_ip=192.168.12.11--report_gbits --run_infinitely -D5

在node1(客戶端) 終端 2 中運(yùn)行：

ib_write_bw-d roceP2p1s0f0 -p18512--report_gbits --run_infinitely -D5192.168.12.11

觀察到帶寬結(jié)果：約 92 Gbit/s。

▲ 測試結(jié)果截圖

測試結(jié)果（物理端口 1）：

▲ 測試結(jié)果截圖

總帶寬= 路徑 A 平均帶寬 + 路徑 B 平均帶寬

總帶寬≈ 92.5 + 92.5 =185 Gbit/s

結(jié)論：測試結(jié)果驗(yàn)證了單個(gè)物理端口可以通過聚合其背后的兩條 PCIe 路徑，提供接近 200 Gbit/s 的理論帶寬。

3.2 測試二：雙物理端口帶寬

此測試的目標(biāo)是驗(yàn)證當(dāng)兩個(gè)物理端口（即所有四條 PCIe 路徑）同時(shí)工作時(shí)，網(wǎng)卡的總吞吐能力。

測試步驟：保持 3.1 中的兩個(gè)測試（物理端口 1 的 A、B 兩條路徑）持續(xù)運(yùn)行，在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上額外再啟動兩個(gè)ib_write_bw實(shí)例，分別對應(yīng)物理端口 2 的兩條路徑。

3.2.1 啟動物理端口 2/ 路徑 A（192.168.11.x）

在node2（服務(wù)端）終端 3 中運(yùn)行:

ib_write_bw-d rocep1s0f1 -p18513--bind_source_ip=192.168.11.11--report_gbits --run_infinitely -D5

在node1（客戶端）終端 3 中運(yùn)行:

ib_write_bw-d rocep1s0f1 -p18513--report_gbits --run_infinitely -D5192.168.11.11

3.2.2 啟動物理端口 2/ 路徑 B（192.168.13.x）

在node2（服務(wù)端）終端 4 中運(yùn)行:

ib_write_bw-d roceP2p1s0f1 -p18514--bind_source_ip=192.168.13.11--report_gbits --run_infinitely -D5

在node1（客戶端）終端 4 中運(yùn)行:

ib_write_bw-d roceP2p1s0f1 -p18514--report_gbits --run_infinitely -D5192.168.13.11

▲ 測試結(jié)果截圖

測試結(jié)果：當(dāng)所有四條鏈路并發(fā)運(yùn)行時(shí)，觀察到每條鏈路的帶寬被平均分配。

每條路徑帶寬 ≈ 49 Gbit/s

總帶寬= ~49 + ~49 + ~49 + ~49 =196 Gbit/s

結(jié)論：表明 ConnectX-7 網(wǎng)卡的總帶寬約為 196 Gbit/s（接近 200G 目標(biāo)）。無論流量是集中在單個(gè)物理端口（如測試 3.1），還是分散到兩個(gè)物理端口（如測試 3.2），總吞吐量保持一致。

4NCCL 通信性能測試

在深度學(xué)習(xí)場景中，NCCL 是多機(jī)通信的關(guān)鍵。我們按照官方文檔編譯 nccl-tests 并進(jìn)行all_gather和 all_reduce測試。

4.1 安裝依賴項(xiàng)并構(gòu)建 NCCL

#安裝依賴項(xiàng)并構(gòu)建NCCL
sudoapt-get update &&sudoapt-get install -y libopenmpi-dev
gitclone-b v2.28.3-1 https://github.com/NVIDIA/nccl.git ~/nccl/
cd~/nccl/
make -j src.build NVCC_GENCODE="-gencode=arch=compute_121,code=sm_121"
#設(shè)置環(huán)境變量
exportCUDA_HOME="/usr/local/cuda"
exportMPI_HOME="/usr/lib/aarch64-linux-gnu/openmpi"
exportNCCL_HOME="$HOME/nccl/build/"
exportLD_LIBRARY_PATH="$NCCL_HOME/lib:$CUDA_HOME/lib64/:$MPI_HOME/lib:$LD_LIBRARY_PATH"

4.2 構(gòu)建 NCCL 測試套件

gitclonehttps://github.com/NVIDIA/nccl-tests.git ~/nccl-tests/
cd~/nccl-tests/
make MPI=1

4.3 All-Gather 帶寬測試（單路徑）

注意：此步驟僅選擇物理端口 1 的一條路徑（路徑Aenp1s0f0np0）作為通信接口，以建立一個(gè)單路徑基準(zhǔn)。

# 僅指定物理端口1/路徑A enp1s0f0np0 作為通信接口
exportUCX_NET_DEVICES=enp1s0f0np0
exportNCCL_SOCKET_IFNAME=enp1s0f0np0
exportOMPI_MCA_btl_tcp_if_include=enp1s0f0np0
#指定物理端口1/路徑A的設(shè)備標(biāo)識
exportNCCL_IB_HCA=rocep1s0f0

運(yùn)行all_gather測試（單路徑）：

mpirun-np2-H192.168.10.10:1,192.168.10.11:1
 --mca plm_rsh_agent"ssh -o UserKnownHostsFile=/dev/null -o StrictHostKeyChecking=no"
 -x LD_LIBRARY_PATH
 -x NCCL_IB_HCA
 $HOME/nccl-tests/build/all_gather_perf -b16G -e16G -f2

-x NCCL_DEBUG=INFO可以加上此命令以查看詳細(xì)日志。

測試結(jié)果：單路徑下，All-Gather操作的平均總線帶寬達(dá)到12.04 GB/s。

▲ 測試結(jié)果截圖

4.4 All-Gather 帶寬測試（雙路徑）

注意：此步驟選擇物理端口 1 的兩條路徑作為通信接口，以建立雙鏈路。

#指定物理端口1/路徑A和路徑B enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0 作為通信接口
exportUCX_NET_DEVICES=enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0
exportNCCL_SOCKET_IFNAME=enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0
exportOMPI_MCA_btl_tcp_if_include=enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0


#指定兩個(gè)路徑的設(shè)備標(biāo)識
exportNCCL_IB_HCA=rocep1s0f0,roceP2p1s0f0


mpirun-np2-H192.168.10.10:1,192.168.10.11:1
 --mca plm_rsh_agent"ssh -o UserKnownHostsFile=/dev/null -o StrictHostKeyChecking=no"
 -x LD_LIBRARY_PATH
 -x NCCL_IB_HCA
 $HOME/nccl-tests/build/all_gather_perf -b16G -e16G -f2

測試結(jié)果：雙路徑下，All-Gather 操作的平均總線帶寬達(dá)到22.68 GB/s。

▲ 測試結(jié)果截圖

4.5 All-reduce 帶寬測試（單路徑）

注意：切換終端時(shí)，請勿忘記重新導(dǎo)入 4.1 節(jié)中設(shè)置的環(huán)境變量。

# 僅指定物理端口1/路徑A enp1s0f0np0 作為通信接口
exportUCX_NET_DEVICES=enp1s0f0np0
exportNCCL_SOCKET_IFNAME=enp1s0f0np0
exportOMPI_MCA_btl_tcp_if_include=enp1s0f0np0
#指定物理端口1/路徑A的設(shè)備標(biāo)識
exportNCCL_IB_HCA=rocep1s0f0
mpirun-np2
 -host192.168.10.10:1,192.168.10.11:1
 -x LD_LIBRARY_PATH
 -x NCCL_IB_HCA
 $HOME/nccl-tests/build/all_reduce_perf -b1M -e512M -f2-g1

測試結(jié)果：在單路徑 All-Reduce 測試中，512MB 大消息量下達(dá)到的12.08 GB/s總線帶寬。

▲ 測試結(jié)果截圖

4.6 All-reduce 帶寬測試（雙路徑）

# 指定物理端口1/路徑A和路徑B enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0 作為通信接口
exportUCX_NET_DEVICES=enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0
exportNCCL_SOCKET_IFNAME=enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0
exportOMPI_MCA_btl_tcp_if_include=enp1s0f0np0,enP2p1s0f0np0
#指定兩個(gè)路徑的設(shè)備標(biāo)識


exportNCCL_IB_HCA=rocep1s0f0,roceP2p1s0f0
mpirun-np2
 -host192.168.10.10:1,192.168.10.11:1
 -x LD_LIBRARY_PATH
 -x NCCL_IB_HCA
 $HOME/nccl-tests/build/all_reduce_perf -b1M -e512M -f2-g1

測試結(jié)果：在雙路徑 All-Reduce 測試中，512MB 大消息量下達(dá)到的18.02 GB/s總線帶寬。

▲ 測試結(jié)果截圖

5測試總結(jié)與分析

根據(jù)以上測試，可以得出以下關(guān)鍵結(jié)論：

配置確認(rèn)：DGX Spark 上的 ConnectX-7 網(wǎng)卡確實(shí)因 socket 直通呈現(xiàn)為 4 個(gè)邏輯接口。

硬件能力驗(yàn)證（ib_write_bw）：原始帶寬測試（ib_write_bw）結(jié)果（185-196 Gbit/s）表明，無論是通過單物理端口還是雙物理端口，該網(wǎng)卡均能提供接近 200 Gbps 的聚合吞吐能力，符合硬件設(shè)計(jì)預(yù)期。

NCCL 性能分析：在單物理端口（雙路徑）上運(yùn)行時(shí)，All-Gather 操作針對超大消息量實(shí)現(xiàn)了22.68 GB/s的平均總線帶寬，展現(xiàn)了其在高并行通信場景下出色的數(shù)據(jù)聚合與分發(fā)吞吐能力。All-Reduce 測試中，512MB 大消息量下達(dá)到的18.02 GB/s總線帶寬，是當(dāng)前系統(tǒng)通信性能的真實(shí)峰值，反映了 NCCL 算法與硬件互聯(lián)在高負(fù)載下的真實(shí)吞吐能力。

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