算子与框架决定「卡怎么跑」;真正卡住上线的,经常是另一层——机房脏活:进线够不够、机柜能不能上 60–120 kW、光纤极性有没有画错、RoCE 的 PFC 谁负责、光模块备件按多少备、一期 BOM 怎么分期才不贬值。
本篇补的是 04 互联 与 24 成本 之间的空洞:业务 → 容量 → 电力/冷却 → 布线/光模块 → 交换机采购 → RDMA 交割 → BOM/预算。协议与 NCCL 调参仍以 04 为准;token 账单与 PUE 概念以 24 为准;服务化与机房「上面」的部署面看 21 服务化。文中数字一律标成规划量级 / 公开白皮书 / 行业常见区间,不是厂商合同价。
〇、30 秒版
- 脏活是容量问题,不是采购清单问题:先从业务推卡数与机柜功率,再反推进线、冷却、端口与光模块。
- 电力与冷却决定代际上限:风冷机柜常见直觉上限远低于 NVL72 级整柜功耗;上高密柜先问液冷与进线,再谈网络品牌。
- 光纤/光模块是被低估的 CAPEX 与故障源:DAC/AOC/可插拔模块按距离选型;备件、兼容白名单、温度与变更纪律决定能不能长稳。
- 交换机采购 ≠ 协议课:IB vs RoCE 看 TCO、运维复用、无损能力与锁定;拓扑(Leaf-Spine / Rail)直接改台数与线缆数。见 04。
- 分期扩容:1 柜试点 → 一叶 → 一 Pod;每阶段有电力/RDMA/光模块门禁,避免按终态一次性囤货。
安全边界(必读):本文只做规划沟通与交割清单,不替代电力设计院设计、供电局批复,以及持证专业人员的操作。文中任何「演练 / 故障注入」均须经业务、网络与设施责任人批准,在隔离试点或维护窗口内按 runbook 执行,并先确认回退与人员安全。不要把本文当成可照做的带电施工步骤。
配图说明:架构图(fig1–10)为本文绘制;实拍来自 Wikimedia Commons 等公开可复用图库,许可与署名见
images/photos/ATTRIBUTION.txt。
一、为啥单独讲脏活
1.1 和 04 / 24 / 21 怎么分工
| 篇 | 回答什么 | 不回答什么 |
|---|---|---|
| 04 互联 | NVLink/IB/RoCE、拓扑、NCCL、fail-slow | 机房进线、PDU 电压、光纤施工、BOM 分期 |
| 24 成本 | token/卡时账、PUE 概念、合规安全 | 业务→机柜功率的可复算漏斗、交换机采购表 |
| 21 服务化 | 推理服务部署、弹性、多租户 | 机柜土建与光模块库存策略 |
| 本篇 31 | 设施规划脏活全链路 + 示例 BOM | 不替代设计院/供电局/持证操作;不给合同单价 |
1.2 谁该读
- 要把「明年 QPS / 训练 tokens」翻译成机房改造立项的人;
- 已经会配 NCCL,但第一次面对 PDU、MPO、CDU、光模块 RMA 的人;
- 采购/财务需要一张可复算假设表,而不是「听说要上液冷」的人。
GPU 单卡与机型基础仍看 02 GPU 入门;推理框架与算子见 29、30。
二、业务 → 容量:从 QPS 到机柜功率
图注:数据中心机柜与通道实拍(示意密度与走道,非封闭冷通道特写,亦非本文假设柜功率)。照片:Carl Lender / Wikimedia Commons,CC BY 2.0。
2.1 先分三条业务线
| 业务形态 | 主约束 | 容量推法直觉 |
|---|---|---|
| 训练 | 吞吐(tokens/日)、MFU、并行度、检查点存储 | 卡数 ← 目标 tokens/日 ÷ 目标并行与 SLO 下单卡持续 tokens/日(吞吐已含该并行配置) |
| 推理 | QPS、并发、TTFT/TPOT、上下文长度 | 卡数 ← (QPS × tok/req) / (tok/s/卡) × SLO
余量 |
| 混合 | 训练窗与推理峰重叠 | 分开算再取并集,别用平均值掩盖峰 |
「tok/s/卡」强烈依赖模型、量化、引擎与 batch——定性地图见 11、29、30;这里只把它当成你自己压测得出的输入,不要抄未标注条件的网文数字当设计依据。
训练侧还要额外问存储:检查点带宽、并行文件系统或对象存储是否成为第二瓶颈。脏活里「机房」若不含存储网络,训练一拉满就会在另一张网上堵死——本篇默认存储网单独规划,但立项时必须同表出现。
2.2 可复算粗公式(规划量级)
推理卡数(示意):
\[ N_{\text{gpu}} \approx \left\lceil \frac{QPS \times T_{\text{out}}}{S_{\text{tok/s/gpu}}} \times (1+\alpha) \right\rceil \]
- \(T_{\text{out}}\):单请求平均输出 token(输入侧还要另加 prefill 占用,严 SLO 时更保守);
- \(S\):单卡可持续输出吞吐(你的压测);
- \(\alpha\):故障域 + 滚动升级 + 突发,常见规划 0.2–0.4。
更严的做法是把 prefill 与 decode 分列:交互场景下 TTFT 约束可能逼你把 batch 做小,\(S\) 立刻下降——同一 QPS,卡数可能翻倍。这是 21 的服务化问题,但会直接传导到机柜功率。
训练卡数(示意):
\[ N_{\text{gpu}} \approx \left\lceil \frac{Tokens_{\text{target/day}}}{Tokens_{\text{per-gpu/day}}} \right\rceil \]
若压测给出的是单卡可持续
tokens/s,则单卡有效 tokens/日 ≈
tokens/s × 3600 × 每日可用小时 × 有效利用率(有效利用率里已含
MFU/并行气泡/通信开销;不要在已按目标并行配置测得的吞吐上再乘一遍并行度)。若从
FLOPS 反推,还必须补「每 token 计算量」与精度假设,不能只乘
MFU。MFU 被并行气泡与通信咬掉的部分,见 06 与 04。脏活含义:你若假设
MFU=50% 而网络只能撑到
30%,电力与光模块会按错误终态采购;MFU
越高,在目标产出不变时所需卡数应更少,而不是更多。
机柜与功率:
\[ N_{\text{rack}} = \left\lceil \frac{N_{\text{gpu}}}{G_{\text{per-rack}}} \right\rceil,\quad P_{\text{rack,IT}} \approx P_{\text{servers}} + P_{\text{net-share}} \]
CDU /
冷源份额单列到机柜配电或制冷容量栏,不要塞进再乘
PUE 的 IT 底数——PUE 已覆盖冷却与输配;把
P_cdu-share 加进 \(P_{\text{rack}}\) 再 ×PUE
会双计。
能耗 / 电费粗估用设施平均功率(只谈电费,不谈进线):
\[ P_{\text{facility,avg}} \approx \Big(\sum P_{\text{rack,IT,avg}}\Big) \times \text{PUE} \]
容量 / 进线粗对齐用设计工况峰值(不是年平均):
\[ P_{\text{facility,design}} \approx \Big(\sum P_{\text{rack,IT,design}}\Big) \times \text{PUE}_{\text{design}} \]
PUE 适合能耗与年电费讨论,不要直接把 PUE 当进线/变压器/UPS 的容量系数,也不要拿平均功率去做容量校验。进线、变压器与 UPS 容量应交设计院按设计工况(峰值 IT、冷却负载、供配电损耗、功率因数、冗余与扩容余量)计算;工程师提供的是 IT 负载曲线与同时系数假设。同时系数 \(\beta\) 建议写成负荷侧习惯:\(S_{\text{required}} = (\sum S_{\text{rack}} \times \beta)/\text{PF}\);若你们把 \(\beta\) 乘在可用容量侧,立项表写清同一种定义即可。
2.3 假设表示例 A:推理试点(虚构,非报价)
假设:在线推理为主,70B 级稠密,FP8,目标高峰 QPS=40,平均输出 400 tok/req,压测得单卡可持续 ~2500 tok/s(仅作示例),\(\alpha=0.3\)。
| 项 | 取值 | 说明 |
|---|---|---|
| 有效负载 | \(40\times400=16000\) tok/s | 高峰输出侧 |
| 卡数 | \(\lceil 16000/2500\times1.3\rceil=9\) → 规划 16 卡(两台 8 卡) | 取整到整机与故障域 |
| 机柜 | 1–2 柜起步 | 留给交换机/存储 |
| 单机功耗粗算 | 8×H100 级 GPU ~5.6 kW + 系统 → 整机常见讨论 ~7–10+ kW | 核对厂商规格书 |
| 柜功率 | 存量常规风冷常见 ~5–15 kW/柜;高密风冷(后门/行级)约 20–30;液冷约 40–120+(NVL72 级整柜约 ~120 kW) | 三层同一口径,下文与图 3 复用 |
2.4 假设表示例 B:千卡训练(虚构,非报价)
| 项 | 取值 | 说明 |
|---|---|---|
| 目标 | 1024 卡训练集群 | 整数机柜友好 |
| 机型 | 8 卡/机 → 128 台 | |
| 机柜 | 若 4 机/柜 → 32 柜 IT;再加网络/存储柜 | 密度因液冷与布线而变 |
| 单卡 TDP | 700 W 级(H100 类公开规格量级) | 代际替换后重算 |
| GPU TDP | \(1024\times0.7\approx720\) kW | 仅 GPU,公开规格量级 |
| IT 总功率 | \(720\times(1.20\text{–}1.30)\)(CPU/NIC/盘)\(\times(0.85\text{–}0.95)\)(负载系数) ≈ 0.73–0.89 MW | 与「仅 GPU」分开写,可复算 |
| 设施平均功率(能耗粗估) | IT × PUE(1.15–1.30) ≈ 0.84–1.16 MW | 用于电费/平均功率讨论,不是进线容量 |
| 进线/变压器/UPS | 交设计院按设计工况 | 含冷却负载、PF、冗余、扩容;勿用 PUE 冒充容量系数 |
把漏斗从「两台推理机」换成「兆瓦级训练」,脏活从采购单变成能源与土建项目——这是本篇存在的理由。
2.5 业务增长怎么映射到扩容节奏
- 按 Q 增长:每季度重算 \(N_{\text{gpu}}\),但光模块与交换机按当年询价与厂商路线图评估是否值得提前囤(价格与供货波动快,不必按固定「半年」口号囤货);
- 按模型代际:同 QPS,上下文从 8k→128k,KV 与 prefill 可能逼你加卡或换并行,机柜功率跟着动;
- 按产品形态:Agent / 工具调用提升 tok/req(见服务化讨论),漏斗输入先变,再动设施。
三、电力与电压
3.1 常见路径(国内规划用语)
- 市电进线:10 kV / 35 kV 等(以供电局批复为准);
- 变压器:降到低压侧。国内机房常见 380/220 V 三相四线;国际材料里常见的 400 V(IEC 标称)/ 480 V(美标)是另一套地域口径,采购与图纸不要混写。
- UPS 或 HVDC:交流 UPS 路径成熟;HVDC(如 240 V / 336 V 级方案,具体以项目设计为准)减少变换级数、潜在更高效率,但生态与改造门槛要单独立项;
- 列头柜 / 机柜 PDU:三相或单相;电流等级按单柜 kW 选,见下表。
注意:电压等级、接地与消防规范以当地标准与设计院图纸为准;本文不替代设计院设计、供电局批复及持证专业人员操作。下文只给工程师对齐「该问供电/物业什么问题」的词汇表。
图注:NERSC 机房内 MGE UPS 设备外观(示意「UPS 在链路里长什么样」,非选型推荐)。照片:Derrick Coetzee / Wikimedia Commons,CC0 1.0。
3.2 机柜 PDU 与服务器电源的对接细节
- 单相 vs 三相:低密可单相;GPU 柜几乎总是往三相走,否则回路数爆炸。
- 冗余供电:服务器双 PSU 接不同 PDU / 不同 UPS 路——画清 A/B 路,避免「看起来双电、实际同路」。
- 浪涌与错序:施工验收要做相序、接地、空开匹配;GPU 整机上电冲击可大于稳态,ATS/UPS 选型要问清楚。
- 智能 PDU:逐插座计量对「哪台机器在偷电/异常」极有用;训推混部时建议上。
- 连接器口径:C19(16 A / 250 V 量级)适合服务器电源进线 / 低密;相对 C13 是「高规格」,但相对 60–120 kW 柜远远不够。高密柜按安培数选工业连接器(如 IEC 60309)、母线槽或多路馈电,不要把「C19 常见」读成「覆盖高密全区间」。
单柜功率 ↔︎ 电流 / 连接器(三相 380 V 粗算,规划量级;按 80% 降额更保守):
| 单柜功率(规划) | 典型电流 / 馈电 | 连接器直觉 |
|---|---|---|
| ~15–20 kW | 32 A 三相(\(\sqrt{3}\times380\times32\approx21\) kVA;80% 降额约 17 kW) | 多路 C19 / 工业插头 |
| 40–60 kW | 约 80–125 A 三相,或母线槽 | IEC 60309 / busway |
| 100–120 kW | 约 160–200 A 或多路并联 | busway / 多 PDU |
不要把「三相 32 A」与「单柜 20–120+ kW」并列读成「32 A 覆盖全区间」——32 A 只覆盖约 20 kW 量级。
图注:机柜内竖直 PDU、A/B 双路馈电示意。照片:Schleifenbauer / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。
3.3 冗余对 CAPEX 的直觉
| 冗余 | 含义(简化) | 成本直觉 |
|---|---|---|
| N | 刚好够用 | 最低;单点故障即减容 |
| N+1 | 多一路备份 | 常见生产档;相对 N 往往大约多一到三成 CAPEX(视设备,非精确报价) |
| 2N | 两路独立 | 接近「翻倍级」CAPEX;金融/核心训练常讨论 |
冗余买的是可维护窗口与市电切换不掉作业。训练若不能接受整柜下电,N+1/2N 是业务连续性,不是运维洁癖。推理可降级服务时,可对「非核心池」降冗余以换 CAPEX——这要在 SLO 文档写死。
3.4 用单柜 kW 天花板反推代际
公开规格量级(随产品代际变,核对厂商资料;与 §2.3 / 图 3 同一组数):
- 存量常规风冷:约 5–15 kW/柜;
- 高密风冷(后门换热 / 行级、良好气流):约 20–30 kW/柜——不要把 40 kW 叫成「风冷友好」;
- 液冷:约 40–120+ kW/柜;GB200 NVL72 类整柜公开叙事约 ~120 kW,液冷几乎是标配(见 04 / 厂商 brief);
- 华为 CloudMatrix 等超节点公开叙事可达更高柜功率——属于「自建数据中心」档,不是普通托管货架。
容量反推(量纲写清):
\[ P_{\text{facility,avg}} = \sum P_{\text{rack,IT,avg}} \times \text{PUE} \quad (\text{kW,仅能耗/电费粗估}) \]
\[ P_{\text{facility,design}} = \sum P_{\text{rack,IT,design}} \times \text{PUE}_{\text{design}} \quad (\text{kW,设计峰值;用于容量}) \]
\[ S_{\text{required}} = \frac{\sum S_{\text{rack}} \times \beta}{\text{PF}} \quad (\text{kVA;PF 常取 } 0.9\text{–}0.95;\beta\text{ 乘在负荷侧}) \]
校验:\(S_{\text{available}} \ge S_{\text{required}}\)。若你们习惯把 \(\beta\) 乘在可用容量侧(\(S_{\text{available}}\times\beta \ge P_{\text{facility,design}}/\text{PF}\)),立项表写清同一种定义即可;不要用 \(P_{\text{facility,avg}}\) 去做进线校验。进线/变压器/UPS 的设计工况仍交设计院,上式只用于工程师对齐「该问什么」。
反推问题清单:
- \(S_{\text{available}}\) 是否盖得住 \(S_{\text{required}}\)(含 PF 与 \(\beta\) 假设;容量用 design 峰值)?
- PDU 回路数与单路过流保护,是否匹配服务器 PSU 冗余与上表电流档?
- UPS 电池续航是「撑过 ATS 切换」还是「撑过短时市电」?训练作业 RTO 写进哪里?
- 柴发 / 市电双路是否在合同里?AI 负载爬坡曲线供电局是否接受?
PUE 与电费公式见 24 §电力;本篇强调物理可装与批复可获。
3.5 电压相关的沟通话术(给非电力背景的人)
- 别只说「要 380V」——要说清:每柜多少 kW、几路、冗余级别、上电时序;
- 别只说「要液冷」——要说清:一次侧冷吨、进水温度范围、是否允许水进 IT 区;
- 把 GPU 代际路线图(两年内是否可能上 NVL 级柜)提前给电力设计,否则变压器按风冷柜打满后再改,代价极高。
四、冷却:风冷天花板与液冷改造
图注:LRZ CooLMUC 温水直冷 HPC 机柜实拍(冷板/换热器路线 + 较高供水温度策略;不是浸没)。照片:Megcluster / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。
4.1 三条技术路径(工程直觉)
| 路径 | PUE(规划/案例区间,非冷却方式固定属性) | 改造友好度 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| 风冷 | ~1.3–1.5+(气候、负载率、气流强影响) | 高 | 低密推理柜、边缘;柜功率见三层口径 |
| 冷板(direct-to-chip / D2L) | 公开案例常见约 1.10–1.15 量级 | 中高 | 存量机房上 GPU;二次水 + CDU |
| 浸没(单相/两相 D2C) | 公开案例可见约 1.03–1.08 量级 | 偏低(新建更友好) | 超高密;液体管理与运维更重 |
| 温水策略(如 ColdCon 类) | 不是第三种冷却形态,而是供水温度/系统设计策略,常叠在冷板等路径上;PUE 常见讨论约 1.05–1.15,取决于一次侧与测量边界 | 视存量管路与换热器 | 照片 CooLMUC 即温水直冷案例,非浸没 |
PUE 受气候、负载率、一次侧、泵/风机、余热回收与测量边界影响;上表是带条件的规划/案例区间,不承诺「选了某冷却方式就一定到该值」。与 24 对照时,以本篇拆分为准。
4.2 CDU 与一二次管路
- 一次侧:冷却塔 / 干冷器 / 市政冷源;水质、结垢、冬季防冻是运维题;
- CDU:换热、泵、过滤、泄漏检测、旁路;CDU 本身要占机柜位与电力;
- 二次侧:机柜冷板回路;接头、盲插、滴水盘、漏液绳/托盘是高频点;
- 监控:进出水温度、压差、流量、漏液、泵状态进同一套告警,避免「IT 网管看不到水」。
4.3 改造老机房 vs 新建
| 问题 | 老机房改造 | 新建 |
|---|---|---|
| 承重 | 液冷柜 + 水可能超原设计 | 按目标密度设计 |
| 净空与路由 | 管路打架是常态 | 可预留竖井 |
| 停机窗口 | 需要逐列迁移 | 可空场施工 |
| 投资节奏 | 分列改造,贴近业务 | 一次性 CAPEX 高 |
| 风险 | 漏水进存量设备 | 工期与需求错配 |
实务建议:P0 试点柜就按「最终冷却形态」做,不要风冷试点成功后再说「生产再改液冷」——两套验收标准会让经验作废。
4.4 和业务的衔接
- 推理小集群:可能长期停在「高密风冷 + 好机房」;
- 训练 / NVL72 级:冷却立项往往早于交换机选型——否则设备到货无处可插;
- 混部:高密训练柜与低密推理柜分列,避免气流与管路互相拖累。
五、光纤与结构化布线
图注:机柜内光纤配线架正面(可见耦合器/端口面板;跳线在本角度不明显)。照片:Robert.Harker / Wikimedia Commons,CC BY-SA 3.0。
5.1 介质怎么选
| 介质 | 典型用途 | 备注 |
|---|---|---|
| 多模 OM3/OM4 | 机房内短距 | 成本友好;注意模块代际是否仍主推多模 |
| OM5 | 短距宽波可选 | 看具体光模块生态 |
| 单模 OS2 | 跨楼、长距、许多 400G+ 部署 | 主干常见 |
| MPO/MTP | 高芯数主干 + 分支到 LC/MPO | 极性(A/B/C)必须在施工图定死 |
距离与损耗预算要按模块规格留余量;「测得通光」不等于「BER 在训推长稳下可接受」。
图注:24 纤 MPO 连接器特写——极性与端面清洁是脏活高频点。照片:Reichle & De-Massari / Wikimedia Commons,CC BY-SA 3.0 DE。
5.2 结构化层次
MDA(主配)→ HDA(水平)→ 机柜内 EDA → 设备端口。训练集群建议:
- 所有主干双路径(物理路由分离,不只是双模块);
- 标签含:机柜、端口、rail/链路角色、极性、长度、施工单据号;
- 变更走窗口;清洁端面进标准作业;禁止「临时跳一根先跑着」;
- 预留测试跳线与金样模块,避免生产口当实验室。
5.3 机柜内走线
- 前后门气流:线缆别挡 GPU 进风;
- 弯曲半径:MPO/高芯光纤按厂商最小半径,压扁=未来随机误码;
- 理线:按 rail/编号固定,后人 3am 排障才找得到;
- 电源线与光纤分槽,避免维护时误拔。
5.4 运维纪律(脏活核心)
一条脏 MPO、一次错误极性、一次热插拔抖动,在无损 RDMA 下可能表现为 PFC 风暴或 fail-slow(现象侧见 04)。把光纤当办公网线拔,是训练集群经典事故剧本。
建议把「光链路变更」升级到与「生产数据库变更」同级的审批——听起来夸张,但对千卡作业便宜很多。
六、光模块与线缆
图注:10GBASE-SR SFP+ 可插拔光模块(形态示意;训推网常见为 QSFP28/QSFP-DD/OSFP 等同族更大封装)。照片:Dmitry Nosachev / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。
6.1 DAC / AOC / 可插拔
| 类型 | 距离直觉 | 优点 | 代价 |
|---|---|---|---|
| DAC | 机柜内 / 邻柜,常见 ≤3–5 m | 延迟与功耗低 | 粗硬、距离短 |
| AOC | 机房内数十米级常见 | 免单独囤收发器 | 整段更换;厂商绑定感 |
| 光模块 + 光纤 | 长距 / 跨配线架 | 灵活、主干友好 | 库存 SKU 多、兼容矩阵 |
混合策略很常见:柜内 DAC、列内 AOC、跨列/跨 MDA 用模块+单模。
6.2 速率代际与端口匹配
规划讨论里常出现的档:100G → 200G → 400G → 800G。原则:
- 交换机端口、NIC、模块、线缆同一代际叙事对齐(含 breakout:800G→2×400G 等);
- 不要只看标称速率,要看编码(如 PAM4)、固件、散热与面板密度;
- 04 提到可插拔模块功耗可逼近交换机本体——高密 800G 面板要算光模块总功耗与散热;
- 「追最新 lane 速率」未必利于长稳:有团队故意留在更成熟的 lane 代际以换抖动余量(04 亦有类似工程判断)。
6.3 兼容、锁定与备件
- 白名单:许多交换机只认认证模块;白牌省 CAPEX,换 RMA 与排障时间。
- 固件矩阵:模块、NIC、交换三个版本号要冻结进「已知好」表。
- 备件比例:规划讨论里常见大约 5–15% 量级(随失效率、到货周期、是否跨代而变,非精确公式);跨城机房取上限。
- 成本:公开渠道价随批量与年份剧烈波动;只强调「光模块+线缆常占总 CAPEX 的数个到十余个百分点,且最易在立项时漏项」。
- 寿命与温度:面板边缘高温位优先;遥测温度进看板。
6.4 库存与供应链脏活
- SKU 爆炸:同一速率不同封装(QSFP-DD/OSFP)、不同距离、不同厂商 → 库房灾难;能收敛就收敛;
- 到货周期:高峰年份光模块可能长交期——P0 就要锁试点 SKU;
- 报废策略:代际切换时明确「旧模块给非关键池 / 实验室」,别混进生产白名单。
七、交换机选型脏活
图注:机架式以太网交换机正面端口(示意面板与模块位;非训推网 IB/RoCE 选型推荐)。照片:X-Javier / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。
7.1 采购视角:IB vs RoCE(呼应 04,不重复协议课)
| 维度 | IB(如 Quantum 系) | RoCE / 以太(白牌或 Spectrum-X) |
|---|---|---|
| CAPEX | 端口单价通常更高 | 白牌更低;Spectrum-X 等居中 |
| 运维 | 独立栈 | 可复用以太团队与工具链 |
| 无损 | 原生 credit 流控 | 依赖 PFC/ECN/DCQCN 调通 |
| 锁定 | NIC/交换垂直整合深 | 多厂商但兼容矩阵复杂 |
| 公开对照 | — | Meta SIGCOMM 2024 公开材料:在其集群上 RoCE 与 IB 均可支撑 Llama 3 级训练;其选择 RoCE 的理由侧重 TCO/运维复用(非普遍结论;集群亦可保留 IB)。文献:RDMA over Ethernet for Distributed AI Training at Meta Scale |
国产以太网白牌 + 自研 NIC/交换(阿里 HPN、腾讯星脉等公开材料)属于 RoCE 阵营的工程现实——细节见 04。
决策启发式(非教条):
- 已有强以太团队、要快速扩到万卡、预算紧 → 认真评估 RoCE;
- 小团队、要「开箱偏稳」、深度绑 NVIDIA 栈、接受溢价 → IB 仍常见;
- 无论选谁:无损与线缆质量比品牌口号更能决定 MFU。
7.2 拓扑如何改「台数与线缆数」
- Leaf-Spine:服务器→Leaf,Leaf↔︎Spine 全互联;扩展清晰,线缆数随过订阅比变。
- Rail-optimized:8 卡机常见 GPU\(i\)→Rail\(i\);DP AllReduce 走同 rail,减少跨 rail ECMP 冲突;leaf 组数/端口池按 rail 复制,BOM 与布线标签都更复杂。
粗算口诀:分别列 服务器–Leaf 与 Leaf–Spine。\(N\) 台 8×400G 服务器 → 服务器–Leaf 至少 \(8N\) 条链路;Leaf–Spine 另按拓扑与过订阅算。DAC/AOC 按条;可插拔光链路模块数 ≈ \(2\times\) 光链路数(两端各一);光纤按配线方案;再各自加备件。不要把「上联×2 端」套在 DAC 上(一条 DAC 已是含两端连接器的整段组件)。拓扑一改,采购单重做。
过订阅(oversubscription)是财务杠杆也是性能陷阱:推理可适度过订阅;大同步训练对「看起来省了的 spine 端口」非常敏感——省下的钱可能从 MFU 里十倍吐回去。
7.3 规格检查清单(买之前)
- 端口速率与密度、是否支持你们的 breakout;
- Buffer 与 PFC 计数/遥测是否够训推突发;
- 管理面:CLI/API、固件升级路径、自动化(Ansible/厂商工具);
- 维保:4h/NBD、备机、备件所在地、是否含光模块;
- 供电与散热:交换机本体 + 满配光模块功耗 + 进风方向与机柜布局;
- 安全:控制面隔离、固件签名、账号与审计(训推网被横向打穿的代价极高)。
7.4 国产白牌 vs NVIDIA 系:工程取舍表
| 取舍点 | 白牌 / 国产以太方案 | NVIDIA Spectrum / Quantum |
|---|---|---|
| 单价与供货 | 往往更灵活 | 生态完整,溢价与配额现实存在 |
| 调参负担 | 更高(PFC/ECN 等) | IB 相对省心;Spectrum-X 仍要以太功底 |
| 人才市场 | 以太网人才多 | IB 专才更稀 |
| 长期演进 | UEC 等开放方向(见 04) | 与 CUDA/NCCL 路径黏着 |
| 适合 | 有网络工程深度的团队 | 要垂直整合与交付速度的团队 |
八、RDMA 端到端落地 Checklist
8.1 四分法
- 硬件:NIC 型号/固件、PCIe 拓扑、GPUDirect RDMA 是否在支持矩阵内;
- 驱动 / OFED:RoCE GID、链路层、NCCL
是否认到
NET/IB而非 Socket(排障见 04); - 交换机:PFC 使能与优先级、ECN 阈值、ECMP、buffer、告警;
- 验收:单流/多流带宽与时延、丢包、长稳、训练 step 抖动。
8.2 配置归属(减少扯皮)
| 归属 | 典型内容 |
|---|---|
| 交换机队 | PFC/ECN、队列、ECMP、遥测、变更窗口 |
| 主机/平台队 | NIC DCQCN 参数、MTU、GID index、NCCL 环境变量、绑定 |
| 业务训推队 | 作业级超时、重试、MFU 门禁 |
把「谁有权限改 PFC」写进变更手册;多人可改且无审计,是生产事故的标配前情。
8.3 验收最低集(交割用)
记录本项目的:配置版本、拓扑、消息大小、并发、阈值生成方法,以及测试窗口内计数器增量基线(相对清零或相对历史)。
- verbs /
带宽:
ib_write_bw(或同级 RDMA verbs 工具)单流/多流;阈值按线速百分比与本项目历史基线定,并记录端口速率/MTU/PCIe 代数(普通 TCPiperf可作对照,不能替代 RDMA 验收); - 集合通信:NCCL tests / 真实小作业,按本项目并行拓扑与消息大小达标;
- 长稳 24–72h:光模块温度、重训、CRC;
- 交换机侧健康画像:关注测试窗口内 PFC/Pause 计数器是否持续异常增长、是否形成 Pause 风暴及业务影响;「PFC 接近 0、ECN 少量」是常见画像,不是要求所有合法 RoCE 场景原始计数恒为零的绝对门禁;
- 故障注入(前提):须经业务、网络与设施责任人批准,在隔离试点或维护窗口内按 runbook 执行,先确认回退与人员安全;例如拔一条上联、杀一个 leaf、模拟 UPS 切换,看作业是否按设计降级。
8.4 与 04 的交叉:你在本篇只「交割」,细节回原篇
- NCCL 环境变量、GID、GDR、rail 拓扑原理 → 04;
- 本篇保证:立项有清单、验收有门禁、归属有名字。
九、BOM 与预算
9.1 CAPEX 拆分(规划占比直觉)
| 大类 | 常见规划占比直觉 | 备注 |
|---|---|---|
| GPU 服务器 | 常约一半到七成(量级直觉) | 最大头;非精确分摊 |
| 交换机 + NIC | 常约一到两成 | IB 往往偏高 |
| 光模块 / 线缆 / 光纤 | 常约数个到十余个百分点 | 最易漏 |
| 电力 / 冷却改造 | 风改液时跳变大 | 视改造深度 |
| 土建 / 托管 / 弱电消防 | 视自建 vs 托管 | 押金与周期 |
上表区间可重叠,不是加总到 100%;只用于排优先级,不用于招投标。比例随代际与自建/托管变化,文中未绑死某一白皮书百分比。
自建与托管的分界:托管省土建,但柜功率密度与液冷许可可能卡死代际;自建 CAPEX 高,换控制权。财务模型要显式比较「三年 TCO」,不要只比首年发票。
9.2 OPEX:电费可复算表
年电费粗算:
\[ C_{\text{elec/year}} \approx P_{\text{IT,avg(kW)}} \times 8760 \times \text{PUE} \times t_{\text{kWh}} \]
| 假设(示例) | 值 | 来源标签 |
|---|---|---|
| IT 平均功率 | 200 kW | 规划假设 |
| PUE | 1.10–1.20 | 含冷源/输配的保守设施 PUE 讨论区(非「液冷固定值」) |
| 电价 | 0.35–0.45 元/kWh(东部常见);西部枢纽常见约 0.25–0.35 | 区间量级(24);下表年电费用 0.40 单点示例 |
| 年电费(示例) | \(200\times8760\times1.2\times0.4\approx 84\) 万元量级 | 示例非报价;换电价/PUE 需重算 |
再叠加:维保(常按设备清单百分比)、专线、人力、光模块损耗、出差与备件物流。电费对选址敏感:西部枢纽电价区间与东部差异,可单独抬到立项 PPT 首页(数字仍走 24 的区间口径)。
9.3 分期扩容门禁
| 阶段 | 范围 | 进入下一阶段的门禁 |
|---|---|---|
| P0 | 1 柜试点 | 电力切换演练;如液冷:泄漏演练;RDMA 验收;光模块温度长稳(演练须批准/窗口/回退) |
| P1 | 一叶(完整小拓扑) | 集合通信按本项目阈值达标、变更流程跑通、备件到位 |
| P2 | 一 Pod(Spine+多叶) | 故障域演练、容量看板与业务 Q 对齐 |
切忌按终态一次性囤满最新模块——价格、供货与代际变化快,按项目询价与路线图复核。试点柜要故意覆盖最脏路径:液冷接头(若采用)、MPO 极性、RoCE 无损、UPS 切换。
9.4 示例 BOM 表(虚构,量级合理,明确非报价)
场景:16 卡推理试点柜 + 小规模 RoCE 叶,结构示意。
| SKU 角色 | 数量级 | 备注 |
|---|---|---|
| 8 卡 GPU 服务器 | 2 | 含 NIC |
| ToR / Leaf 交换机 | 2(冗余) | 400G 叙事 |
| 服务器–Leaf:400G DAC(柜内短距) | 按链路条数 + 备件约 5–15%(量级直觉) | 一条 DAC=整段组件,不要再×2 端 |
| 服务器–Leaf:可插拔光模块(若不用 DAC) | \(2\times\) 光链路数 + 备件 | 两端各一模块 |
| Leaf–Spine:DAC 或光模块/光纤 | 另按拓扑链路数计;光模块仍 \(2\times\) 光链路 | 与服务器上联分列,勿笼统「再乘 spine」 |
| MPO 主干 / LC 跳线 | 按配线图 | 含标签与施工 |
| 智能 PDU | 2–4 | 看机柜供电架构 |
| CDU 份额 / 风冷改造 | 0 或 1 套份额 | 柜功率仍风冷可免 |
| 监控(温湿度/漏液/电量) | 1 套起步 | 常被漏 |
| 人力(设计+施工+验收) | 1 个项目包 | 常被算漏 |
合计金额故意不写死——用你们当年询价填充;表的价值是不漏行。
9.5 预算评审时工程师该带的三张表
- 假设表:QPS/tokens、\(S\)、\(\alpha\)、PUE、电价、同时系数;
- 功率表:逐柜 IT 功率 → 设施功率 → 进线需求;
- BOM 表:按 P0/P1/P2 分行,标「本季下单 / 下季选项」。
缺任一表,会议会退化成「我觉得液冷比较好」。
十、踩坑清单与开放问题
10.1 踩坑清单
- 用网文 tok/s 直接定卡数,没有自己的压测与 SLO 余量;
- 只订 GPU,忘了光模块、光纤施工、PDU、CDU;
- 机柜功率按服务器铭牌加总,忽略光模块/交换机与 PUE;
- RoCE 环境 PFC 乱开或阈值不当,训练一跑就 Pause 风暴;
- MPO 极性现场临时改,导致「有光无业务」排障三天;
- 白牌模块省小钱,在关键窗口无备件;
- 按终态一次采购,模块代际切换后库存报废;
- 试点柜只用最好路径,没测 UPS 切换与泄漏;
- 网络队与平台队对 DCQCN/PFC 归属不清,故障互相甩;
- 把托管「可上架」当成「可上 120 kW 液冷柜」;
- 过订阅省 spine,MFU 崩了再补线,工期与业务双爆;
- 训推混部共故障域,一次光模块抖动两摊业务一起红。
10.2 开放问题(留给作者/读者跟进)
- 你们区域供电局对 AI 机房增容的真实周期与同时系数如何批复?
- 800G/1.6T 时代,CPO/LPO 是否已进入可采购清单?(趋势见 04)
- UEC 与 Spectrum-X 在供应链的 2026–2027 可交付性?
- 国产液冷 CDU/冷板生态的维保半径是否覆盖机房城市?
- 训练与推理混部时,电力/网络故障域如何切分才不互相踩踏?
- 碳核算与绿电合约如何进入机房选型(政策与电价双驱动)?
十·附、自建 vs 托管,与一周启动清单
A. 自建 / 改造 / 托管怎么选
| 维度 | 托管机柜 | 存量机房改造 | 新建/租赁专用机房 |
|---|---|---|---|
| 上线速度 | 快(有现成柜) | 中 | 慢 |
| 柜功率上限 | 合同写死,改价高 | 取决于改造深度 | 可按目标密度设计 |
| 液冷 | 许多机房仍受限 | D2L 常见切入点 | 可一次到位 |
| 运维责任 | 分界面多 | 全责 | 全责 |
| 适合 | 推理试点、不确定增长 | 已有物业与电力余量 | 千卡级训练、明确 2–3 年路线 |
决策不是道德问题:增长不确定时用托管买期权;路线清晰且柜功率被托管卡死时,改造/新建的 NPV 才算得过。
B. 与业务方的一页对齐稿(可直接贴立项)
- 业务:明年高峰 QPS / 日 tokens / SLO;模型与上下文假设;训推是否混部。
- 容量:卡数、机柜数、单柜 kW、设施 kW(含 PUE 假设)。
- 约束:现机房进线剩余、能否液冷、托管合同密度上限。
- 网络立场:IB 或 RoCE;拓扑 Leaf-Spine 或 Rail;端口代际。
- 分期:P0/P1/P2 范围、门禁、本季采购清单。
- 风险:供电批复周期、光模块交期、代际贬值、人才(谁会调 PFC)。
C. 一周脏活启动清单(工程师可执行)
D1–D2 摸底
D3–D4 粗算
D5 对齐
D6–D7 试点设计
做完这一周,你就有资格谈预算;没做完就谈「上多少卡」,容易买回一堆插不进机房的盒子。
D. 文档与图纸最小集
| 文档 | 用途 |
|---|---|
| 假设表 + 功率表 + BOM 表 | 立项与变更基线 |
| 机柜面布局图 | 施工与气流 |
| 配线矩阵(端口级) | 光纤/模块施工 |
| 网络逻辑图(含 rail) | 与 04 概念对齐 |
| 验收记录(含长稳) | 交割与追责 |
| 变更 runbook(PFC/光链路) | 降低 3am 事故面 |
E. 和系列其它篇的阅读顺序建议
十一、小结
机房脏活的正确顺序是:业务 → 卡与柜功率 → 电力/冷却可行性 → 布线与光模块 → 交换机与 RDMA 交割 → 分期 BOM。协议细节回 04,电费与 PUE 账回 24,卡上服务回 21 / 29。
下一篇可以往更窄的切口挖——例如「液冷改造施工验收清单」或「RoCE 无损网络变更 runbook」;有明确业务场景再开题,比再写一篇空泛「数据中心趋势」有用。
源码下载
本文相关源码已整理,共 3 个文件。
文章导航
读完这篇,下一步读什么
优先读同系列或同问题的下一篇,把单篇消费变成主题集群。
【大模型基础设施工程】04:互联与网络——NVLink、InfiniBand、RoCE 与国产替代
从 NVLink / NVSwitch / NVL72 到 InfiniBand NDR 与 RoCEv2,再到华为 CloudMatrix、阿里 HPN、腾讯星脉,系统梳理万卡集群互联的工程选型与踩坑。
【大模型基础设施工程】24:成本、合规与安全
从卡时、电费到 AI Act 与 Prompt Injection——一份写给基础设施工程师的大模型成本、合规、安全三位一体手册。
【大模型基础设施工程】21:推理服务化
从单机引擎到生产级集群:Triton、Ray Serve、KServe、vLLM OpenAI Server、PD 分离、LoRA 多租户、KEDA 自动扩缩、Serverless GPU 的全景工程实战。
【大模型基础设施工程】02:GPU 计算入门——SM、Tensor Core、HBM、NVLink
从 CPU 与 GPU 的架构差异出发,讲清楚 SM、Warp、Tensor Core、HBM、NVLink 的工程含义,并结合 Roofline、FlashAttention 与国产算力栈,给出大模型工程师能直接上手的 GPU 心智模型。