Ultra Ethernet: Conheça a conexão entre data centers do futuro

Ultra Ethernet: Uma Revolução em Conectividade para Data Centers

A conectividade eficiente é fundamental para clusters hyperscales e exascales, que podem ter dezenas ou até centenas de milhares de nós. Porém, o Ethernet tradicional enfrenta desafios significativos. Essa limitação não se deve apenas à sua capacidade máxima de transmissão, mas também à sua arquitetura e à forma como transfere dados. Para solucionar esse impedimento, um grupo de empresas liderado por Meta, Microsoft e Oracle começou a desenvolver um novo padrão de conectividade para data centers que proporciona uma rede de escala com baixa latência e alta largura de banda sobre a infraestrutura Ethernet e IP padrão. Em meados de 2025, a especificação Ultra Ethernet 1.0.1 foi definida pelo Ultra Ethernet Consortium, que já conta com mais de 100 empresas.

O novo padrão introduz uma arquitetura totalmente inovadora — desde o software até a camada física — projetada para comunicação não ordenada e sem conexões, aproveitando a infraestrutura existente de Ethernet e IP. Essa abordagem promete tornar a comunicação em ambientes de data centers muito mais eficiente.

A Necessidade de Nós e Conectividade

O Ethernet vem sendo a espinha dorsal da conectividade empresarial e é a tecnologia escolhida para data centers na nuvem e agora nos data centers de IA. No entanto, os protocolos Ethernet tradicionais nunca foram projetados para ambientes de escala, que podem chegar a um milhão de nós. A Ultra Ethernet, por sua vez, é capaz de lidar com essa demanda.

O design básico do Ethernet padrão, especialmente o controle de congestionamento reativo e a entrega ordenada do TCP, tem dificuldades em situações com centenas de milhares de conexões ativas — algo comum em cargas de trabalho de IA e computação de alto desempenho (HPC). À medida que o número de nós aumenta, os pacotes podem colidir ou se atrasar, impondo desafios que afetam a latência. Além disso, o Ethernet tradicional depende de soluções de software pesadas para gerenciar a confiabilidade e os fluxos, o que pode resultar em mais latência.

Supercomputadores normalmente utilizam interconexões personalizadas, como o Infiniband, que oferecem controle de fluxo em nível de hardware, roteamento determinístico e confiabilidade gerenciada por hardware — facilitando clusters com mais nós. Contudo, essas soluções são proprietárias e caras, o que dificultou sua adoção em data centers de próxima geração quando Meta, Microsoft e Oracle iniciaram suas investigações em 2022.

Em vez de optar por soluções já existentes, a equipe do Ultra Ethernet Consortium decidiu criar um novo padrão de rede que redefine o transporte de dados, eliminando a necessidade tradicional de que pacotes cheguem em ordem. O novo padrão é uma arquitetura que permite comunicação não ordenada e sem conexões.

Objetivos de Design do Ultra Ethernet

Os principais objetivos do consórcio incluem resolver problemas históricos dos protocolos RDMA, que eram otimizados para redes com baixa latência, mas careciam de recursos como multipath e controle de congestionamento eficaz. O mecanismo rígido de ordenação dos protocolos RDMA faz com que os pacotes sigam uma única rota, tornando as redes suscetíveis a congestionamentos e ineficiências.

Como resultado, clusters de IA modernos, compostos por milhares de GPUs, podem perder cerca de 30% de desempenho devido a limitações do Ethernet contemporâneo. O Ultra Ethernet foi projetado para dividir as responsabilidades da rede, separando confiabilidade da semântica.

Gerenciamento e Evolução do Ultra Ethernet

A evolução do Ultra Ethernet é gerida por um ecossistema bem estabelecido de organizações de padrões, formando o Ultra Ethernet Consortium. Entre essas organizações, um Grupo de Trabalho de Conformidade estabelece os padrões e procedimentos de teste para garantir que todos os dispositivos e softwares Ultra Ethernet operem corretamente. Também existe um Grupo de Trabalho de Gerenciamento, que desenvolve ferramentas para configurar, monitorar e controlar as redes Ultra Ethernet, possibilitando uma gestão eficiente de grandes data centers.

Embora a especificação UEC 1.0.1 estabeleça a arquitetura, o modelo de transporte e o modelo de links, a tecnologia ainda está em estágios iniciais de validação, adoção e desenvolvimento. Inovações como o protocolo de transporte Ultra Ethernet e o gerenciamento de congestionamento estão sendo testadas e integradas a protótipos de hardware e software.

Os avanços nesse setor são promissores e podem significar uma verdadeira revolução na conectividade de data centers, especialmente para aplicações exigentes como IA e HPC. Com a Ultra Ethernet, o futuro da conectividade em larga escala está se desenhando!