RDMA

Remote Direct Memory Access (RDMA) 是一种超高速的网络内存访问技术，它允许程序以极快速度访问远程计算节点的内存。速度快的原因如下图所示，一次网络访问，不需要经过操作系统的内核（Sockets、TCP/IP等），这些操作系统内核操作都会耗费CPU时间。RDMA直接越过了这些操作系统内核开销，直接访问到网卡（Network Interface Card，NIC）。一些地方又称之为HCA（Host Channel Adapter）。

RDMA本身指的是一种技术，具体协议层面，包含Infiniband（IB），RDMA over Converged Ethernet（RoCE）和internet Wide Area RDMA Protocol（iWARP）。三种协议都符合RDMA标准，使用相同的上层接口，在不同层次上有一些差别。上述几种协议都需要专门的硬件（网卡）支持。

NUMA

NUMA（Non Uniform Memory Access）技术可以使众多服务器像单一系统那样运转，同时保留小系统便于编程和管理的优点。基于电子商务应用对内存访问提出的更高的要求，NUMA也向复杂的结构设计提出了挑战。

非统一内存访问（NUMA）是一种用于多处理器的电脑内存体设计，内存访问时间取决于处理器的内存位置。 在NUMA下，处理器访问它自己的本地存储器的速度比非本地存储器（存储器的地方到另一个处理器之间共享的处理器或存储器）快一些。

CollNet

CollNet其实不是一种算法，而是一种自定义的网络通信方式，需要加载额外的插件来使用。说下基于SHArP协议的，具体加载方法这个链接里有写。

SHArP+NCCLdocs.nvidia.com/networking/display/SHARPv261/Using+NVIDIA+SHARP+with+NVIDIA+NCCL

目前NVIDIA官方的CollNet实现应该是只有基于SHArP的这一种，需要搭配Infiniband以及Infiniband交换机一起食用（yummy），好一个NVIDIA全家桶。怕大家没接触过SHArP，先给大家扫个盲（因为我就没接触过，研究HPC的同学倒是熟得很）。

1. 什么是SHArP

这个是介绍SHArP的论文：SHArP 论文，其实没必要细看。简单来说，SHArP是一个软硬结合的通信协议，实现在了NVIDIA Quantum HDR Switch的ASIC里。它可以把从各个node收到的数据进行求和，并发送回去。再说的通俗一点，通过使用SHArP，我们把求和（聚合/Reduce，随便怎么叫）的操作交由交换机完成了。这种做法，业界叫做In-network Computing（在网计算）。用术语展开来讲，就是将计算卸载到网络中进行。

更多相关的知识可以看这个英伟达的汇报

NVIDIA GTC SHArPwww.nvidia.com/en-us/on-demand/session/gtcspring21-s32067/

2. 为什么要SHArP？

通过把计算卸载到网络里，每个node（图片里为host）只需要收发一倍的数据量就可以完成AllReduce了。相比Tree和Ring算法，收发的数据量直接就减半了。这使得SHArP的潜力比Tree和Ring高了一倍。而且SHArP因为把计算卸载给交换机去做了，因此小数据的latency也会减少很多。

Stream（流）

- 在GPU编程中，"stream" 通常是指一系列的GPU命令序列，它们按照提交的顺序在GPU上执行。每个流都是独立的，可以在同一时间内执行多个流，从而实现并发性。这样的并发性可以提高GPU的利用率，尤其在处理大规模并行任务时。
- 在CUDA（Compute Unified Device Architecture）编程模型中，流由 `cudaStream_t` 类型表示。通过将GPU任务提交到不同的流上，可以在GPU上并发执行这些任务。例如，一个应用程序可以使用一个流来处理计算任务，另一个流来处理数据传输任务，从而提高整体性能。

CE（上下文引擎）

- 上下文引擎（Context Engine）是GPU驱动程序中的组件之一，它负责管理GPU上下文的创建、销毁和切换。上下文是GPU资源的容器，包括内存、寄存器状态、命令队列等。上下文引擎的主要任务是协调和调度不同上下文之间的切换，以便在GPU上实现多任务并发执行。
- 在NVIDIA GPU的驱动程序中，上下文引擎的概念可能与GPU上的任务调度和上下文切换有关。上下文引擎的性能和效率对于GPU的整体性能至关重要，特别是在多任务环境下。

PDS：