AI Infra


1. 介绍

1.1. 背景

AI Infra(人工智能基础设施)是承载大模型训练与推理的物理与软件底座。它的特殊性在于:它是 AI Harness 在硬件域最"自指"的场景 —— Harness 所承载的 AI,正在参与设计承载 AI 的硬件。

这一飞轮已被多个公开案例证实:Google 用 AlphaChip 设计 TPU,TPU 训练出更好的模型,更好的模型又设计出更好的芯片;NVIDIA 用 PrefixRL 设计 Hopper GPU 中的电路;OpenAI 用内部扩展版 Codex 参与自研推理芯片 Jalapeño 的设计。

从工程角度看,AI Infra 面临的压力来自三方面:

  1. 规模压力。 前沿模型(尤其是 MoE 架构)需要把专家分布到远多于以往的加速器上,单卡 HBM 容量与带宽成为瓶颈。
  2. 可靠性压力。 万卡规模下故障成为常态而非例外,故障恢复能力直接决定有效训练时间。
  3. 能耗与成本压力。 数据中心受电力与成本约束,液冷、PUE、每 token 成本成为核心竞争指标。

1.2. 定义与范围

AI Infra 方向覆盖算力集群从硬件选型到作业调度的全栈,在 AI Harness 语境下特指由智能体参与或主导的:

环节内容AI 的介入形态
集群规划拓扑选型、规模规划、供电与散热设计基于 workloads 的配置比选
作业调度作业排队、资源分配、优先级智能调度策略、抢占与回填
训练容错故障检测、检查点、故障隔离与恢复在线异常诊断、组级隔离、备机接入
性能调优算子优化、通信优化、并行策略自动并行策略搜索、算子调优
推理服务部署、扩缩容、请求路由prefill/decode 分离编排、自动扩缩容
能效管理功耗监控、冷却策略、配额功耗偏差监控、能耗预算控制
可观测性指标采集、日志、追踪异常检测、根因定位

边界说明:本方向与 封装 强耦合 —— HBM 与 CoWoS 是 AI 加速器的物理瓶颈,GB200 NVL72 的 13.4 TB HBM3E 直接决定可承载的模型规模;而 AI Infra 的需求又反向驱动 CoWoS 产能扩张。与 测试 的耦合体现在 Advantest ACS RTDI 把 NVIDIA AI 推理引擎引入半导体产线,是 AI Infra 技术反哺芯片测试的实例。

1.3. 在 AI Harness 体系中的定位

图 1-1|AI Infra 在 AI Harness 六层模型中的定位与瓶颈

AI Infra 在 AI Harness 六层模型中的定位 六层模型中的定位与瓶颈 · 示意:基于本文 1.3 节分析绘制 L1 上下文工程 集群拓扑 · 作业描述 · 故障知识库 拓扑与作业意图的结构化表达 L2 工具与执行 作业调度器 · 监控系统 · 固件工具 调度与监控接口标准化 L3 编排与控制 训练容错编排 · 弹性调度 本方向瓶颈层 · 万卡规模故障常态化 L4 记忆与状态 故障知识库 · 检查点 · 历史作业画像 故障模式复用 L5 评估与观测 MFU · ETTR · 有效训练时长占比 · PUE 本方向最强层 · 指标体系成熟可量化 L6 治理与安全 配额 · 多租户隔离 · 能耗预算 成本与配额护栏 结构解读:AI Infra 重点在 L3 容错编排(瓶颈层)与 L5 指标评估(最强层);容错核心是把故障从全局事件降级为局部事件。

数据来源:基于本文分析绘制的示意图。

Harness 层本方向的具体承载物说明
L1 上下文工程集群拓扑、作业描述、故障知识库拓扑与作业意图的结构化表达
L2 工具与执行作业调度器、监控系统、固件工具调度与监控接口标准化
L3 编排与控制训练容错编排、弹性调度本方向的瓶颈层:万卡规模下故障是常态
L4 记忆与状态故障知识库、检查点、历史作业画像故障模式复用
L5 评估与观测MFU、ETTR、有效训练时长占比、PUE本方向最强的层:指标体系成熟可量化
L6 治理与安全配额、多租户隔离、能耗预算成本与配额护栏

核心判断:AI Infra 方向的重点在 L3 编排(训练容错与弹性调度)L5 评估(MFU / ETTR / PUE / 有效训练时长占比)

摩尔线程"DP 组级故障隔离 + 零中断备机接入"是 L3+L4 的教科书式实现:仅隔离受影响节点所在的数据并行组,其余组别继续训练,备机接入后仅需重建对应链路,全程无需整体训练中断。百度百舸 4.0 宣称的"有效训练时长占比 99.5%"则是 L5 的关键指标(该数字级别 C)。

需要特别注意MFU、ETTR、有效训练时长占比是 AI Infra 方向的三个核心可量化指标,任何关于集群效率的表述都应落在这三个指标上,避免使用"性能提升""效率提高"等不可判定的模糊表述。

1.4. 发展现状

1.4.1. 标准现状:以事实标准为主

本方向未检索到 IEEE / ISO / JEDEC 面向 AI 算力集群的专用标准(HBM、UCIe 等组件级标准除外)。这是本方向与其他四个方向的显著差异,撰写与落地时不得虚构标准编号

当前该方向的规范形态是事实标准与厂商规范

事实标准 / 规范提供方内容
MGX 模块化服务器参考设计NVIDIA机架级模块化设计;GB200 NVL72 机架基于 MGX 参考设计 + NVLink Switch 系统,每机架托管 18 个计算节点
第五代 NVLink / NVLink-C2CNVIDIANVLink-C2C 提供 900 GB/s 双向带宽与统一内存空间;第五代 NVLink 单 NVLink 域最多 576 GPU,总带宽超 1 PB/s
Quantum-X800 InfiniBandNVIDIA跨数百至数千加速器的高吞吐低时延互联
Spectrum-X800 EthernetNVIDIA面向 AI 的以太网组网方案
BlueField-3 DPUNVIDIA卸载网络、存储与安全处理
NVIDIA DynamoNVIDIA分离式服务编排框架,实现 prefill / decode 分离;配合 NVFP4 格式
OAM(OCP Accelerator Module)OCP加速器模组形态与互连的开放规范

另有中国"训练集群综合性能评估标准"征求意见稿(2025 年底),把训练稳定性、通信延迟抖动、功耗偏差率纳入准入指标;以及 13 个国家和地区的集群能效比、碳足迹、数据安全强制法规(2025)—— 两者均为级别 C,

1.4.2. 关键量化参数

参数数值证据级别
GB200 NVL72 GPU 数 / CPU 数72 Blackwell GPU / 36 Grace CPUA
GB200 NVL72 HBM3E 容量 / 带宽13.4 TB / 576 TB/sA
GB200 NVL72 NVLink 带宽130 TB/sA
GB200 NVL72 NVFP4 算力1,440 / 720 PFLOPS(稀疏/密集)A
GB200 NVL72 CPU 核 / 内存2,592 个 Arm Neoverse V2 核 / 17 TB LPDDR5X @ 14 TB/sA
NVLink-C2C 双向带宽900 GB/sA
第五代 NVLink 单域规模最多 576 GPU,总带宽 >1 PB/s,快速内存 >240 TBA
液冷收益(NVIDIA 口径)成本与能耗降低 25 倍A
GB200 对比 H100训练 4 倍 / 推理 30 倍A
MoE 每瓦性能 / 每 token 成本10 倍 / 降低超 10 倍A
摩尔线程夸娥10 EFLOPS;Dense MFU 60% / MoE 40%;线性扩展效率 95%;ETTR 目标 99%B(厂商发布会口径)
单集群算力密度2023 年 5.8 EFLOPS → 2025 年 22.4 EFLOPSC,
液冷渗透率2023 年 12% → 2025 年 41%C,
单集群功耗上限10 MW(2023)→ 35 MW(2025)C,
训练集群市场规模2025 年全球约 287 亿美元(+62.3%),中国突破 83 亿美元C,

1.4.3. 国产集群规模化现状(多源,全部 )

以下条目均来自二手转载或厂商宣传,未获一手官方来源确认

  • 华为昇腾:2026-07 粤港澳大湾区首个"国芯训国模"昇腾万卡集群(广东韶关)上线,30 个超节点、11,520 卡、总算力 9000P;昇腾 384 超节点商用超 750 套;Atlas 950 SuperCluster 可扩展至 50 万卡;昇腾 950 超节点形成 256 TB 共享高速内存池(WAIC 2026)。
  • 深圳:中国首个 10,000 卡华为昇腾 910C 集群,算力 11,000 petaflops。
  • 阿里:平头哥真武芯片 10,000 卡集群。
  • 寒武纪:思元 690 量产(双 die 封装,FP16 >700 TFLOPS,196 GB HBM3)。
  • 中科曙光:曙光 8000,国内首个全国产十万卡超集群。
  • 出货(IDC):2025 年中国市场 AI 加速卡总出货约 400 万张;本土厂商约 165 万张,国产份额首破四成(约 41%);英伟达约 220 万张(约 55%);华为昇腾约 81.2 万张(20.3%,国产第一)。

2. 名词解释

术语英文 / 缩写释义
模型算力利用率Model FLOPs Utilization,MFU实际有效算力与理论峰值算力之比,是训练集群的核心效率指标
有效训练时间比率Effective Training Time Ratio,ETTR有效训练时间占总占用时间的比例,反映容错与故障恢复能力
有效训练时长占比——实际用于推进训练的时间占总时间的比例,与 ETTR 同源但口径可能不同
电源使用效率Power Usage Effectiveness,PUE数据中心总能耗与 IT 设备能耗之比,越接近 1 越优
数据并行Data Parallelism,DP把数据切分到多个设备、各持完整模型副本的并行方式
张量并行Tensor Parallelism,TP把单层权重切分到多个设备的并行方式
流水线并行Pipeline Parallelism,PP把模型层切分到多个设备的并行方式
专家混合Mixture of Experts,MoE由多个专家子网络与路由机制组成的稀疏激活架构
预填充 / 解码分离Prefill / Decode Disaggregation把推理的两个阶段部署到不同资源上以提升利用率
检查点Checkpoint训练状态的周期性持久化,是故障回滚的基础
线性扩展效率Linear Scaling Efficiency集群规模扩大 N 倍时吞吐提升相对 N 倍的比例
网络时延Network Latency数据包在网络中的传输时延,直接影响集合通信效率
通信效率Communication Efficiency实际通信带宽相对理论带宽的达成率
功耗偏差率Power Deviation Rate实际功耗相对设计功耗的偏离程度
分离式服务编排Disaggregated Serving把推理服务拆分为可独立伸缩的组件进行编排
模块化服务器参考设计MGXNVIDIA 提供的机架级模块化服务器设计规范
加速器模组OCP Accelerator Module,OAMOCP 定义的加速器模组形态与互连规范
数据处理单元Data Processing Unit,DPU卸载网络、存储与安全处理的专用处理器
冷板式液冷Cold Plate Liquid Cooling通过冷板贴附热源进行液冷的散热方式
组级故障隔离Group-Level Fault Isolation仅隔离受影响的数据并行组而非整个作业的容错策略

3. 案例

3.1. NVIDIA GB200 NVL72:机架级系统的官方基准

证据级别:A(NVIDIA 官网与官方开发者博客)

3.1.1. 背景

MoE 等前沿模型需要把专家分布到远多于以往的加速器上,单卡 HBM 容量与带宽成为瓶颈;同时数据中心受电力与成本约束。

3.1.2. 方案

机架级系统,36 Grace CPU + 72 Blackwell GPU 通过 NVLink Switch 织成单一大规模 NVLink 互连结构。架构要点:

  • 超级芯片互联:每个 GB200 超级芯片用 NVLink-C2C 以 900 GB/s 双向带宽连接 2 个 Blackwell GPU 与 1 个 Grace CPU,提供统一内存空间。
  • 计算托盘(MGX 设计):含 2 Grace + 4 Blackwell,配冷板与液冷接口、PCIe Gen 6、NVLink 线缆盒。
  • 交换网络:9 个 NVLink 交换机托盘(每托盘 144 个 100 GB 端口)全连接 72 GPU 的 18 个 NVLink 端口。
  • 散热与封装:全铜缆盒密集封装 + 液冷系统设计。
  • 软件栈:NVIDIA Dynamo 分离式服务编排 + NVFP4 + TensorRT-LLM / SGLang / vLLM。

3.1.3. 效果

NVIDIA 官方数据(全部 A 级):

  • NVFP4 Tensor Core:1,440 / 720 PFLOPS(稀疏/密集)
  • FP8/FP6:720 PFLOPS;INT8:720 POPS;FP16/BF16:360 PFLOPS;TF32:180 PFLOPS;FP32:5,760 TFLOPS;FP64:2,880 TFLOPS。
  • GPU 显存 13.4 TB HBM3E,带宽 576 TB/sNVLink 带宽 130 TB/s
  • CPU:2,592 个 Arm Neoverse V2 核;17 TB LPDDR5X / 14 TB/s。
  • 单 NVLink 域最多 576 GPU,总带宽超 1 PB/s,快速内存超 240 TB。
  • 计算托盘:80 PFLOPS AI 性能 + 1.7 TB 快速内存。
  • 对比 H100:LLM 训练 4 倍加速,推理 30 倍加速;液冷使成本与能耗降低 25 倍
  • MoE 场景:72 GPU 协同如同一颗,1.4 exaflops AI 性能 + 30 TB 快速共享内存;每瓦性能 10 倍跃升,每 token 成本降低超 10 倍;SemiAnalysis InferenceMax(DeepSeek-R1)显示相比 H200 每百万 token 成本降低超 10 倍。

部署情况:AWS、Core42、CoreWeave、Crusoe、Google Cloud、Lambda、Microsoft Azure、Nebius、Nscale、Oracle Cloud Infrastructure、Together AI 等;客户案例含 DeepL(用 GB200 训练 MoE 模型)、CoreWeave、Together AI。

3.2. 摩尔线程夸娥万卡集群:国产全栈与训练容错

证据级别:B(厂商发布会数据,须注明为厂商口径)

3.2.1. 背景

国产加速卡需在万卡规模下实现高效稳定的 AI 训练与推理,并证明与国际主流生态的兼容性。万卡规模下的核心工程挑战不是峰值算力,而是故障常态化条件下的有效训练时间

3.2.2. 方案

MUSA(Meta-computing Unified System Architecture,元计算统一系统架构)全栈自研:

  • 底层:全功能 GPU(第五代"花港"架构,算力密度 +50%、计算能效 10 倍跃升,支持 FP4~FP64 全精度,新增 MTFP6/MTFP4 与混合低精度加速,TCE-PAIR 技术让两个张量计算引擎共享数据)。
  • 中间层:夸娥智算集群,单集群 >1000 个计算节点,每节点 8 颗自研 OAM 模组化 GPU,3D 全互联拓扑实现亚微秒级通信延迟;新一代 Scale-up 系统单超节点支持 1024 GPU 直连
  • 上层:MUSA 5.0 软件栈,深度适配 PyTorch / PaddlePaddle,新增 Jax / TensorFlow / TileLang;MUSIFY 自动化移植工具把 CUDA 生态 C++ 源码转为 MUSA 架构源码。
  • 训练容错系统(本案例对 Harness 最有价值的部分):目标把 ETTR 提升至 99%;支持训练异常在线诊断(实时捕捉无响应、慢节点);DP(数据并行)组级故障隔离 —— 仅隔离受影响节点所在组,其余组别继续训练,备机接入后仅需重建对应链路,全程无需整体训练中断

3.2.3. 效果

厂商发布会口径(MDC 2025,2025-12-20,北京):

  • 浮点算力 10 Exa-Flops
  • Dense 大模型 MFU 60%;MoE 大模型 MFU 40%
  • 有效训练时间占比 >90%;训练线性扩展效率 95%
  • Flash Attention 算力利用率 >95%;HGEMM 算子效率 98%;通信效率 97%
  • 推理侧(联合硅基流动,DeepSeek R1 671B 全量):MTT S5000 单卡 Prefill >4000 tokens/s、Decode >1000 tokens/s

Harness 解读:DP 组级故障隔离是 L3 编排与 L4 记忆状态协同的典型实现 —— 它把"故障"从全局事件降级为局部事件,从而使故障恢复成本与集群规模解耦。这是万卡集群从"能跑"到"能持续跑"的关键。

3.3. 十万卡集群的工程挑战

证据级别:C,全部 (中文技术长文多源汇总,建议查证原始官方来源)

3.3.1. 背景

集群规模从千卡推向十万卡后,故障从"异常"变为"常态"。训练中断与回滚成为影响有效训练时间的首要因素。

3.3.2. 方案

各厂商采用的工程手段高度一致:更快的故障检测、更细粒度的故障隔离、更快的检查点与恢复、更高效的网络与散热

3.3.3. 效果

以下数字全部来自二手转载,未获一手官方来源确认,引用时必须标注来源性质:

  • xAI Colossus:10 万张 H100(另有口径称 20 万张,两个口径冲突,此处并列呈现),122 天建成,液冷,定制 RDMA 网络;调试中遭遇 BIOS 不匹配、网卡故障等问题;PUE 降至 1.05 以下(另有 1.1 口径);租用美国四分之一的移动冷却能力,改造废弃工厂并引入特斯拉 Megapack 储能应对电力波动。
  • 腾讯 HCC:基于星脉网络支持 10 万卡 GPU,冷板式液冷 PUE <1.1,MFU 65%;星脉网络 2.0 自研 TiTa 协议,支持 3.2 TB/s 带宽与 10 万卡组网。
  • 阿里云灵骏:三级 Clos 拓扑,网络时延降至 2 微秒,单网络集群拓展至十万卡,模型算力利用率 +20%。
  • 百度百舸 4.0:异构芯片调度 + 自动弹性训练与分布式容错,有效训练时长占比 99.5%;显存优化技术提升训练效率 30%。
  • Meta Llama 3:1.6 万卡集群每 3 小时故障一次,需回滚至检查点。
  • OpenAI GPT-4.5:10 万卡集群暴露基础设施隐藏故障,系统团队边修边训,最终算力利用率提升至 60%。
  • 能耗:H100 单卡 700W;十万卡集群总功耗超 70 MW;单机柜功率密度从 15 kW 跃升至 100 kW。

本案例的价值与风险:这些数字刻画了十万卡集群的真实工程难度(尤其是 Meta 每 3 小时故障一次这一数据点),对 Harness 的 L3 容错编排设计具有直接参考意义。但因其来源为二手转载,不得作为决策的唯一依据,建议查证各厂商原始官方来源后再引用。


4. 实践标准

性质声明:以下 AGENTS.md 与 SKILL.md 为基于行业公开实践提炼的建议稿非官方行业标准原文。截至本文档编写时,未检索到任何公开的、面向 AI Infra 方向的 AGENTS.md 或 SKILL.md 标准范本,也未检索到该方向的专用国际或国家标准。

4.1. AGENTS.md 规范

4.1.1. AGENTS.md(AI Infra 方向)

# AGENTS.md —— AI Infra

> 本文为基于行业实践提炼的建议稿,非官方行业标准原文。
> 本方向未检索到 IEEE / ISO / JEDEC 专用标准,规范形态以事实标准与厂商规范为主
> (MGX、NVLink / NVLink-C2C、Quantum-X800、Spectrum-X800、BlueField-3、Dynamo、OAM)。
> 禁止虚构标准编号。

## 角色与边界
- 角色:AI Infra 智能体,负责集群作业调度辅助、训练容错编排、性能与能效调优、
  推理服务扩缩容与异常根因定位。
- 判定器为监控系统与基准测试:所有 MFU、ETTR、PUE、有效训练时长占比结论必须由
  真实监控数据或基准测试结果给出,模型不得估算。
- 不负责:集群扩容的商务决策、配额的最终分配、生产环境配置变更的最终放行。
- 生产环境配置变更默认不授予直接执行权限,只产出待审批方案。

## 环境假设
执行前必须显式声明:
- 加速器型号与数量、单卡显存与带宽、单卡功耗。
- 互联拓扑与代际:NVLink / NVLink-C2C 代际、InfiniBand 或 RoCE、交换层级与带宽。
- 服务器形态:MGX 参考设计或等效规范;是否采用 OAM 模组。
- 调度器与版本;监控与日志系统;检查点存储与带宽。
- 散热方式:风冷 / 冷板式液冷 / 浸没式液冷;设计 PUE 与目标 PUE。
- 软件栈:训练框架与版本、推理框架(如 TensorRT-LLM / SGLang / vLLM)、
  编排框架(如 NVIDIA Dynamo)。
- 多租户场景须声明租户隔离策略与配额规则。
- 未声明加速器型号与拓扑时,禁止产出与 MFU、扩展效率、时延相关的任何结论。

## 上下文加载顺序(Context Budget)
1. 集群拓扑与资源现状(节点、GPU、网络、存储)。
2. 作业描述:模型结构、并行策略、批量大小、检查点频率。
3. 监控指标摘要:MFU、吞吐、通信效率、功耗、温度。
4. 故障知识库条目与历史作业画像。
5. 近期变更记录(固件、驱动、框架、拓扑变更)。
- 全量监控时序与完整日志不进上下文,以路径引用 + 查询接口代替。

## 工具契约
- 优先为调度器、监控系统、固件工具封装 MCP 服务器,通过标准化接口调用。
- 工具返回值必须包含:退出码、日志路径、关键指标数值、目标集群标识、工具版本。
- 配置变更必须可回滚,且保留上一版本与差异说明。
- 影响面变更(拓扑、固件、调度策略)必须先在小范围验证再推广。
- 不可逆工具(生产配置下发、固件升级、集群重置)默认不授予直接调用权限。

## 任务执行流程(SOP)
- S1 需求解析:把目标分解为可判定指标(MFU、ETTR、PUE、有效训练时长占比)。
- S2 基线建立:记录基线 MFU、吞吐、通信效率、功耗、故障率。
- S3 候选生成:产出候选调度策略、并行策略、扩缩容方案,每个附理由与预期影响。
- S4 受控验证:在小范围或非生产环境执行,得到客观数值。
- S5 差异分析:与基线对比,改善项与恶化项同时报告。
- S6 风险评估:评估对稳定性、配额、能耗预算的影响。
- S7 证据打包:命令、脚本、日志路径、集群标识、数值、工具版本齐备。
- S8 人工确认:生产配置变更进入人工审批队列。

## 验证与证据要求
- 任何效率结论必须落在三个核心指标上:MFU、ETTR、有效训练时长占比;
  禁止使用"性能提升""效率提高"等不可判定的模糊表述。
- 能耗结论须给出 PUE 与实测功耗,禁止只报相对改善百分比。
- 扩展效率须说明基线规模与对比规模,禁止跨规模直接比较绝对值。
- 容错能力须给出故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项,缺一不可。
- 模型类建议须附置信说明与样本量(覆盖多少作业、多少节点时)。
- 每条结论须附:工具名 + 版本 + 命令或脚本 + 日志路径 + 关键数值 + 集群标识。

## 失败与升级策略
- 有效训练时长占比连续下降 → 升级人工,输出中断原因分布(硬件 / 网络 / 软件 / 数据)。
- 出现无法归因的慢节点或静默数据损坏 → 停止自动调度优化,升级人工排查。
- 能耗接近或超出预算上限 → 触发功率封顶(power capping),并上报。
- 配置变更在小范围验证未达预期 → 回滚,不得推广。
- 升级时须交付:已完成证据包 + 失败点定位 + 下一步可执行的具体命令。

## 安全与合规红线
- 多租户场景必须严格隔离:不得跨租户读取作业数据、模型权重或日志。
- 自主智能体必须在隔离运行时内执行。
- 生产环境配置变更必须有人工确认与可回滚方案,禁止无人值守下发。
- 配额与预算须设置护栏(Budget Guardrail),超限即熔断。
- 固件与驱动升级须遵循厂商兼容矩阵,禁止跨版本强升。
- 集群能效与数据安全的属地法规须遵守(相关强制法规条目当前级别 C,[待核实])。
- 所有工具调用、配置变更、人工确认写入不可篡改审计日志。

## 禁止事项
- 禁止编造或臆测 MFU、ETTR、PUE、故障率、吞吐数值。
- 禁止输出"应该没问题""大概率稳定"等不可判定表述。
- 禁止在未声明加速器型号与拓扑的前提下给出效率结论。
- 禁止跨规模直接比较绝对吞吐。
- 禁止跨租户读取数据。
- 禁止无人确认下发生产环境配置变更。
- 禁止虚构标准编号;本方向无专用国际或国家标准,须如实说明以事实标准为主。
- 禁止引用未获确认的第三方集群数据作为基准。

## 输出格式
- 首行给出可判定结论(通过 / 不通过 / 部分通过 + 阻塞项)。
- 证据表:工具、版本、命令或脚本、日志路径、集群标识、关键数值、与基线差值。
- 三指标报告:MFU、ETTR、有效训练时长占比同时列出。
- 能耗报告:PUE、实测功耗、与预算的差值。
- 风险与假设:列出结论依赖的作业类型、规模、软件版本。
- 待人工确认项:生产配置变更、配额调整、扩容建议。
- 数值规范:参数带单位;范围用 ~ 连接;百分比数值与 % 之间不留空格。

## 评估与自检
- 本轮所有数值是否来自真实监控或基准测试输出?
- 是否给出了 MFU、ETTR、有效训练时长占比三项核心指标?
- 是否只报了相对改善百分比而未报绝对值与基线?
- 扩展效率是否说明了基线规模与对比规模?
- 容错建议是否包含检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项?
- 是否存在跨租户数据访问?
- 生产配置变更是否有人工确认与回滚方案?
- 输出中是否残留 XX、___ 等非标准占位符?
- Harness 或提示词变更后,是否在固定基准作业集上回归并报告与上一版本的差值?

4.2. SKILL.md 规范

4.2.1. SKILL.md(AI Infra · 训练容错编排与集群效率调优)

---
name: ai-infra-fault-tolerance-and-efficiency
description: AI Infra 方向的训练容错编排与集群效率调优技能。当需要提升 MFU、
  缩短故障恢复时间、提高有效训练时长占比、优化推理服务编排或能耗,
  并要求结论落在可量化指标上且配置变更可回滚时使用。
version: 1.0
created: 2026-09-12
---

# AI Infra · 训练容错编排与集群效率调优

> 本文为基于行业实践提炼的建议稿,非官方行业标准原文。
> 本方向以事实标准与厂商规范为主,禁止虚构标准编号。

## 适用场景
- 大规模训练作业频繁中断,需要提升有效训练时长占比与 ETTR。
- MFU 偏低,需要定位瓶颈(计算 / 通信 / 数据加载 / 调度碎片)。
- 并行策略(DP / TP / PP)组合需要搜索与比选。
- 慢节点与静默故障检测。
- 推理服务的 prefill / decode 分离编排与自动扩缩容。
- 能耗与 PUE 优化、功率封顶策略。

## 前置条件
- 已声明加速器型号与数量、互联拓扑代际、服务器形态、调度器与监控版本。
- 存在基线数据:MFU、吞吐、通信效率、故障率、有效训练时长占比、PUE。
- 检查点机制可用,且检查点写入带宽已测量。
- 配置变更具备回滚方案与回滚演练记录。
- 智能体运行于隔离运行时;多租户隔离策略已配置。
- 具备判定器:监控指标采集、基准测试、日志分析。

## 输入
| 输入项 | 说明 | 必需 |
|---|---|---|
| 集群拓扑与资源 | 节点数、加速器数、网络层级与带宽、存储带宽 | 是 |
| 作业描述 | 模型结构、并行策略、批量大小、检查点频率 | 是 |
| 基线指标 | MFU、吞吐、通信效率、故障率、有效训练时长占比、PUE | 是 |
| 监控数据 | 时序指标、日志路径、告警记录 | 是 |
| 故障知识库 | 历史故障模式与处置记录 | 否 |
| 约束条件 | 配额上限、能耗预算、SLO | 是 |
| 变更记录 | 近期固件、驱动、框架、拓扑变更 | 否 |

## 输出
| 输出项 | 说明 | 必需 |
|---|---|---|
| 可判定结论 | 通过 / 不通过 / 部分通过 + 阻塞项 | 是 |
| 三指标报告 | MFU、ETTR、有效训练时长占比,含与基线差值 | 是 |
| 容错能力报告 | 故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时 | 是 |
| 能耗报告 | PUE、实测功耗、与预算差值 | 是 |
| 变更清单 | 调度策略、并行策略、扩缩容方案,附理由与回滚方案 | 是 |
| 证据表 | 工具、版本、命令或脚本、日志路径、集群标识、数值 | 是 |
| 待人工确认项 | 生产配置变更、配额调整、扩容建议 | 是 |

## 执行步骤
1. 环境校验:核对加速器型号、拓扑代际、调度器与监控版本、多租户隔离;缺失即停止。
2. 基线确认:确认 MFU、吞吐、通信效率、故障率、有效训练时长占比、PUE 与测量窗口。
3. 瓶颈定位:分解耗时为计算、通信、数据加载、调度碎片四类。
4. 候选生成:产出候选调度策略、并行策略、检查点频率、扩缩容方案,每个附理由。
5. 受控验证:在小范围或非生产环境执行,记录命令、退出码、日志路径、集群标识。
6. 差异分析:与基线对比,改善项与恶化项同时报告。
7. 容错评估:评估故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项。
8. 能耗评估:评估 PUE 与实测功耗,核对预算。
9. 证据打包与交付:给出回滚方案,列出待人工确认项,写入审计日志。

## 质量标准(DoD)
- 结论落在 MFU、ETTR、有效训练时长占比三项核心指标上,无模糊表述。
- 能耗给出 PUE 与实测功耗绝对值,非仅相对改善百分比。
- 扩展效率说明基线规模与对比规模。
- 容错建议包含故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项。
- 每条结论附工具名 + 版本 + 命令或脚本 + 日志路径 + 关键数值 + 集群标识。
- 配置变更具备可回滚方案与回滚演练记录。
- 生产环境变更均有人工确认记录。
- 无跨租户数据访问。
- 输出中无 XX、___ 等非标准占位符;未确定项统一标注 [待填写] 或 [待核实]。
- 参考基准:NVIDIA GB200 NVL72 官方数据为 72 Blackwell GPU + 36 Grace CPU、
  13.4 TB HBM3E / 576 TB/s、NVLink 130 TB/s、NVFP4 1,440/720 PFLOPS、
  液冷使成本与能耗降低 25 倍、对比 H100 训练 4 倍与推理 30 倍(级别 A);
  摩尔线程夸娥万卡集群厂商口径为 Dense MFU 60%、MoE MFU 40%、
  线性扩展效率 95%、ETTR 目标 99%(级别 B,厂商口径)。
  项目内应建立自己的基线与目标,不得直接套用。

## 常见失败与处理
| 失败模式 | 现象 | 处理 |
|---|---|---|
| 指标虚高 | 只报相对改善百分比,不报绝对值与基线 | 强制三指标 + 绝对值 + 基线同时报告 |
| 跨规模误比 | 不同规模集群的吞吐直接比较 | 改用扩展效率与单位成本口径 |
| 静默故障 | 训练收敛异常但无告警 | 引入校验和与周期性自检,升级人工 |
| 慢节点 | 个别节点拖慢整体 | 在线检测并隔离,优先组级隔离而非全局重启 |
| 检查点瓶颈 | 检查点写入耗时超过故障平均间隔 | 调整检查点频率或改用异步检查点 |
| 变更不可回滚 | 配置下发后无法恢复 | 禁止下发,补齐回滚方案与演练记录 |
| 能耗越限 | 实测功耗超出预算 | 触发功率封顶并上报 |
| 跨租户越界 | 读取其他租户作业数据 | 立即中断并上报 |

## 示例
任务:某万卡训练作业有效训练时长占比仅 78%,需提升至 90% 以上。
1. 环境校验:确认加速器型号、互联代际、调度器版本、检查点带宽、多租户隔离。
2. 基线确认:记录基线 MFU 52%、有效训练时长占比 78%、平均故障间隔、检查点耗时。
3. 瓶颈定位:分解为计算、通信、数据加载、调度碎片;发现故障恢复占比最大。
4. 候选生成:三类方案 —— 缩短检查点间隔、引入组级故障隔离、提升慢节点检测频率。
5. 受控验证:在非生产环境分别验证,记录命令、日志路径、集群标识。
6. 差异分析:组级隔离使单次恢复耗时从全局重启改为组内恢复,恢复耗时显著下降。
7. 容错评估:故障检测时延、隔离粒度(数据并行组级)、恢复耗时三项均记录。
8. 能耗评估:PUE 与实测功耗无显著变化。
9. 交付:结论"部分通过,有效训练时长占比提升至 91%,遗留 1 个阻塞项
   (检查点写入带宽需扩容)";证据表含集群标识、命令、日志路径、数值、与基线差值;
   回滚方案为恢复原检查点频率与全局重启策略。
(本示例的结构参考已公开的万卡集群容错实践,相关厂商数字级别 C,[待核实]。)

## 关联
- 与设计方向的自指飞轮:AlphaChip 设计 TPU、PrefixRL 设计 Hopper、
  OpenAI 用内部 Codex 参与 Jalapeño 设计,构成"AI 设计 AI 芯片"的飞轮。
- 与封装方向的耦合:HBM 与 CoWoS 是 AI 加速器的物理瓶颈,
  GB200 NVL72 的 13.4 TB HBM3E 直接决定可承载的模型规模。
- 与测试方向的耦合:Advantest ACS RTDI 把 NVIDIA AI 推理引擎引入产线,
  是 AI Infra 技术反哺半导体测试的实例。

4.3. 落地检查清单

序号检查项判定标准必需
1环境声明加速器型号、拓扑代际、服务器形态、调度器与监控版本均已声明
2基线数据MFU、吞吐、通信效率、故障率、有效训练时长占比、PUE 已记录
3三指标报告MFU、ETTR、有效训练时长占比同时报告
4能耗绝对值PUE 与实测功耗绝对值已给出
5扩展效率口径说明基线规模与对比规模条件必需
6容错三项故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时均已记录
7证据要素工具名、版本、命令、日志路径、集群标识、数值齐备
8双向报告改善项与恶化项同时报告
9回滚方案配置变更具备可回滚方案与演练记录
10人工确认生产环境配置变更有人工确认记录
11多租户隔离无跨租户数据访问条件必需
12配额与预算护栏配额与能耗预算已设置且未越限
13沙箱执行智能体运行于隔离运行时内
14审计留痕工具调用、配置变更、人工确认已写入审计日志
15标准表述规范已如实说明本方向以事实标准为主,无虚构标准编号
16来源标注第三方集群数据已标注来源性质,未作为基准使用
17占位符清理XX___ 等非标准占位符
18回归护栏Harness 或提示词变更后已在固定基准作业集上回归

5. 总结

AI Infra 方向在 AI Harness 六层模型中的重点是 L3 编排(训练容错与弹性调度)L5 评估(MFU / ETTR / PUE / 有效训练时长占比)

三条工程结论:

  1. 评估必须落在三个核心指标上。 MFU、ETTR、有效训练时长占比是本方向唯一值得作为目标的可量化指标。任何"性能提升""效率提高"的表述都应被要求换算到这三个指标上,并同时给出绝对值与基线。
  2. 容错的核心是把故障从全局事件降级为局部事件。 摩尔线程"DP 组级故障隔离 + 零中断备机接入"展示了这一思路:仅隔离受影响的数据并行组,其余组别继续训练。这使故障恢复成本与集群规模解耦,是万卡集群从"能跑"到"能持续跑"的关键。
  3. 能耗已成为硬约束。 NVIDIA 官方口径中液冷使成本与能耗降低 25 倍,说明散热路径的选择已与计算路径同等重要。十万卡集群总功耗超 70 MW 的量级意味着能耗预算必须与作业调度联合优化。

本方向最需要坦白的一点未检索到 IEEE / ISO / JEDEC 面向 AI 算力集群的专用标准(HBM、UCIe 等组件级标准除外)。当前规范形态是事实标准与厂商规范 —— MGX、NVLink / NVLink-C2C、Quantum-X800、Spectrum-X800、BlueField-3、Dynamo、OAM。这意味着本方向的 Harness 缺乏标准化的数据交换格式与评测基准,跨厂商的横向比较目前不可行。撰写与落地时不得虚构标准编号

此外,本方向大量流传的集群数据(xAI Colossus 规模、腾讯 HCC MFU 65%、百度百舸 99.5%、Meta 每 3 小时故障等)均来自二手转载,其中 xAI Colossus 存在 10 万张与 20 万张两个冲突口径,已在 3.3.3 节并列呈现。这些数据对理解工程难度有参考价值,但不得作为决策依据,建议查证各厂商原始官方来源。

信息缺口声明

以下条目未获 A 级或 B 级来源确认,已在正文中标注 :

  1. 本方向未检索到 IEEE / ISO / JEDEC 专用标准,以事实标准与厂商规范为主。这是真实的信息缺口,不得用虚构编号填补。
  2. xAI Colossus:10 万张 H100 与 20 万张 H100 两个口径冲突;122 天建成;PUE 降至 1.05 以下与 1.1 两个口径冲突(级别 C)。已在 3.3.3 节并列呈现。
  3. 腾讯 HCC:MFU 65%、星脉网络 2.0 自研 TiTa 协议 3.2 TB/s、10 万卡组网(级别 C)。
  4. 阿里云灵骏:三级 Clos 拓扑、网络时延降至 2 微秒、算力利用率 +20%(级别 C)。
  5. 百度百舸 4.0:有效训练时长占比 99.5%、显存优化提升训练效率 30%(级别 C)。
  6. Meta Llama 3:1.6 万卡集群每 3 小时故障一次(级别 C,建议查证 Meta 官方博客原始出处)。
  7. OpenAI GPT-4.5:10 万卡集群、算力利用率提升至 60%(级别 C);GPT-4 训练 2.5 万张 A100 约 100 天(级别 C)。
  8. 能耗:H100 单卡 700W、十万卡集群总功耗超 70 MW、单机柜功率密度从 15 kW 升至 100 kW(级别 C)。
  9. 市场与规模:2025 年全球训练集群市场约 287 亿美元(+62.3%)、中国 83 亿美元、液冷渗透率 41%、单集群功耗上限 35 MW、单集群算力密度 22.4 EFLOPS(级别 C,付费报告摘要)。
  10. 国产集群:华为昇腾 11,520 卡 9000P、Atlas 950 SuperCluster 50 万卡、昇腾 950 超节点 256 TB 内存池、深圳 10,000 卡昇腾 910C、阿里平头哥 10,000 卡、寒武纪思元 690 规格、中科曙光十万卡超集群(级别 C,全部 )。
  11. 出货数据(IDC):2025 年中国 AI 加速卡总出货约 400 万张、本土厂商 165 万张、华为昇腾 81.2 万张(级别 C 转载,建议查 IDC 原始报告)。
  12. 中国"训练集群综合性能评估标准"征求意见稿(2025 年底)与 13 个国家和地区的集群能效比 / 碳足迹 / 数据安全强制法规(级别 C)。
  13. 未检索到任何公开的、面向 AI Infra 方向的 AGENTS.md 或 SKILL.md 标准范本,本文为建议稿。

6. 参考资料

  1. NVIDIA GB200 NVL72 — NVIDIA 官网。https://www.nvidia.com/en-us/data-center/gb200-nvl72/
  2. NVIDIA GB200 NVL72 Delivers Trillion-Parameter LLM Training and Real-Time Inference — NVIDIA Developer Blog。https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-gb200-nvl72-delivers-trillion-parameter-llm-training-and-real-time-inference/
  3. Mixture-of-Experts Frontier Models(MoE 性能与 Dynamo 编排)— NVIDIA 官方博客。https://blogs.nvidia.com/blog/mixture-of-experts-frontier-models/
  4. 摩尔线程夸娥万卡集群发布(MDC 2025,2025-12-20)— 新浪财经(IT之家)。https://finance.sina.com.cn/tech/digi/2025-12-20/doc-inhcmnmf6292915.shtml
  5. 摩尔线程 MDC 2025 内容纪要 — 智源社区。https://hub.baai.ac.cn/view/51375
  6. 粤港澳大湾区昇腾万卡集群报道— 中国经济新闻网。https://www.cet.com.cn/itpd/itxw/10454411.shtml
  7. 昇腾超节点相关报道— eNet。http://www.enet.com.cn/article/2026/0716/A202607161276307.html
  8. 2025 年中国 AI 加速卡出货(引 IDC)— 新浪财经。https://finance.sina.com.cn/jjxw/2026-09-02/doc-iniqmmyw1388522.shtml
  9. 大模型训练集群市场与能效数据(付费报告摘要)— IIM 信息。https://m.iim.net.cn/75/view-234533-1.html
  10. OpenAI 自研芯片相关报道 — TrendForce。https://www.trendforce.com/news/2026/09/09/news-openai-says-it-is-working-with-samsung-on-next-gen-chips-ties-could-expand-beyond-memory/
  11. Advantest Pioneers a New Era of AI(AI Infra 技术反哺芯片测试)— Advantest。https://www.advantest.com/en/news/2025/2025100602.html
  12. How AlphaChip Transformed Computer Chip Design(自指飞轮)— Google DeepMind。https://deepmind.google/blog/how-alphachip-transformed-computer-chip-design/
  13. UCIe 与 HBM 相关组件级标准 — UCIe Consortium。https://www.uciexpress.org/specifications
  14. OCP Accelerator Module(OAM)规范 — Open Compute Project。https://www.opencompute.org/

AI Infra

1. Introduction

1.1. Background

AI Infra (AI infrastructure) is the physical and software foundation that hosts large-model training and inference. Its special nature: it is the most "self-referential" scenario of AI Harness in the hardware domain — the AI carried by Harness is itself taking part in designing the hardware that carries AI.

This flywheel has been confirmed by multiple public cases: Google uses AlphaChip to design TPUs, the TPUs train better models, and the better models in turn design better chips; NVIDIA uses PrefixRL to design circuits in the Hopper GPU; OpenAI uses an internally extended Codex to contribute to the design of its in-house inference chip, Jalapeño.

From an engineering standpoint, the pressure on AI Infra comes from three directions:

  1. Scale pressure. Frontier models (especially MoE architectures) need to spread experts across far more accelerators than before, making per-card HBM capacity and bandwidth a bottleneck.
  2. Reliability pressure. At the 10,000-card scale, failures become the norm rather than the exception, and the ability to recover from failures directly determines effective training time.
  3. Energy and cost pressure. Data centers are constrained by power and cost, making liquid cooling, PUE, and per-token cost the core competitive metrics.

1.2. Definition and Scope

The AI Infra direction covers the full stack of a compute cluster, from hardware selection to job scheduling; in the AI Harness context it specifically refers to what is participated in or led by agents:

StageContentForm of AI Involvement
Cluster planningTopology selection, scale planning, power supply and cooling designWorkloads-based configuration comparison and selection
Job schedulingJob queuing, resource allocation, priorityIntelligent scheduling policies, preemption and backfill
Training fault toleranceFault detection, checkpoints, fault isolation and recoveryOnline anomaly diagnosis, group-level isolation, standby node integration
Performance tuningOperator optimization, communication optimization, parallel strategiesAutomatic parallel strategy search, operator tuning
Inference servingDeployment, scaling, request routingPrefill/decode disaggregation orchestration, auto-scaling
Energy efficiency managementPower monitoring, cooling strategies, quotasPower deviation monitoring, energy budget control
ObservabilityMetric collection, logging, tracingAnomaly detection, root-cause location

Boundary notes: This direction is tightly coupled with Packaging — HBM and CoWoS are the physical bottlenecks of AI accelerators, and the 13.4 TB of HBM3E in GB200 NVL72 directly determines the model scale that can be hosted; in turn, the demands of AI Infra drive the expansion of CoWoS capacity. The coupling with Test is reflected in Advantest ACS RTDI bringing NVIDIA's AI inference engine into semiconductor production lines, an example of AI Infra technology feeding back into chip testing.

1.3. Position within the AI Harness System

图 1-1|AI Infra 在 AI Harness 六层模型中的定位与瓶颈

AI Infra 在 AI Harness 六层模型中的定位 六层模型中的定位与瓶颈 · 示意:基于本文 1.3 节分析绘制 L1 上下文工程 集群拓扑 · 作业描述 · 故障知识库 拓扑与作业意图的结构化表达 L2 工具与执行 作业调度器 · 监控系统 · 固件工具 调度与监控接口标准化 L3 编排与控制 训练容错编排 · 弹性调度 本方向瓶颈层 · 万卡规模故障常态化 L4 记忆与状态 故障知识库 · 检查点 · 历史作业画像 故障模式复用 L5 评估与观测 MFU · ETTR · 有效训练时长占比 · PUE 本方向最强层 · 指标体系成熟可量化 L6 治理与安全 配额 · 多租户隔离 · 能耗预算 成本与配额护栏 结构解读:AI Infra 重点在 L3 容错编排(瓶颈层)与 L5 指标评估(最强层);容错核心是把故障从全局事件降级为局部事件。

数据来源:基于本文分析绘制的示意图。

Harness LayerSpecific Carrier in This DirectionNotes
L1 Context EngineeringCluster topology, job descriptions, fault knowledge baseStructured expression of topology and job intent
L2 Tools and ExecutionJob scheduler, monitoring system, firmware toolsStandardization of scheduling and monitoring interfaces
L3 Orchestration and ControlTraining fault-tolerance orchestration, elastic schedulingThe bottleneck layer of this direction: at the 10,000-card scale, failures are the norm
L4 Memory and StateFault knowledge base, checkpoints, historical job profilesReuse of fault patterns
L5 Evaluation and ObservationMFU, ETTR, effective training time ratio, PUEThe strongest layer of this direction: a mature and quantifiable metrics system
L6 Governance and SecurityQuotas, multi-tenant isolation, energy budgetsCost and quota guardrails

Core assessment: the focus of the AI Infra direction lies in L3 orchestration (training fault tolerance and elastic scheduling) and L5 evaluation (MFU / ETTR / PUE / effective training time ratio).

Moore Threads' "DP group-level fault isolation + zero-interruption standby node integration" is a textbook implementation of L3+L4: only the data-parallel group containing the affected nodes is isolated, the other groups continue training, and after a standby node is integrated only the corresponding links need to be rebuilt — with no overall training interruption at any point. Baidu Baige 4.0's claimed "effective training time ratio of 99.5%" is a key L5 metric (this figure is level C).

Needs special attention: MFU, ETTR, and effective training time ratio are the three core quantifiable metrics of the AI Infra direction. Any statement about cluster efficiency should be grounded in these three metrics, avoiding undecidable vague phrasing such as "performance improved" or "efficiency increased".

1.4. Current Status

1.4.1. Standards Status: De Facto Standards as the Norm

No IEEE / ISO / JEDEC standard dedicated to AI compute clusters was found for this direction (excluding component-level standards such as HBM and UCIe). This is a notable difference between this direction and the other four; when writing and implementing, do not fabricate standard numbers.

The current normative form of this direction is de facto standards and vendor specifications:

De Facto Standard / SpecificationProviderContent
MGX modular server reference designNVIDIARack-scale modular design; the GB200 NVL72 rack is based on the MGX reference design + NVLink Switch system, each rack hosting 18 compute nodes
5th-generation NVLink / NVLink-C2CNVIDIANVLink-C2C provides 900 GB/s bidirectional bandwidth with unified memory space; the 5th-generation NVLink supports up to 576 GPUs in a single NVLink domain, with total bandwidth exceeding 1 PB/s
Quantum-X800 InfiniBandNVIDIAHigh-throughput, low-latency interconnect across hundreds to thousands of accelerators
Spectrum-X800 EthernetNVIDIAAI-oriented Ethernet networking solution
BlueField-3 DPUNVIDIAOffloads networking, storage, and security processing
NVIDIA DynamoNVIDIADisaggregated serving orchestration framework implementing prefill / decode separation; paired with the NVFP4 format
OAM (OCP Accelerator Module)OCPOpen specification for accelerator module form factors and interconnects

In addition, there is China's "Training Cluster Comprehensive Performance Evaluation Standard" draft for comments (end of 2025), which incorporates training stability, communication latency jitter, and power deviation rate into the entry metrics; as well as mandatory regulations on cluster energy efficiency ratio, carbon footprint, and data security across 13 countries and regions (2025) — both are level C.

1.4.2. Key Quantitative Parameters

ParameterValueEvidence Level
GB200 NVL72 GPU count / CPU count72 Blackwell GPUs / 36 Grace CPUsA
GB200 NVL72 HBM3E capacity / bandwidth13.4 TB / 576 TB/sA
GB200 NVL72 NVLink bandwidth130 TB/sA
GB200 NVL72 NVFP4 compute1,440 / 720 PFLOPS (sparse/dense)A
GB200 NVL72 CPU cores / memory2,592 Arm Neoverse V2 cores / 17 TB LPDDR5X @ 14 TB/sA
NVLink-C2C bidirectional bandwidth900 GB/sA
5th-gen NVLink single-domain scaleUp to 576 GPUs, total bandwidth >1 PB/s, fast memory >240 TBA
Liquid cooling benefit (NVIDIA figures)Reduces cost and energy by 25xA
GB200 vs. H1004x training / 30x inferenceA
MoE per-watt performance / per-token cost10x / reduction exceeding 10xA
Moore Threads Kua'e10 EFLOPS; Dense MFU 60% / MoE 40%; linear scaling efficiency 95%; ETTR target 99%B (vendor launch figures)
Single-cluster compute density5.8 EFLOPS (2023) to 22.4 EFLOPS (2025)C
Liquid cooling penetration12% (2023) to 41% (2025)C
Single-cluster power ceiling10 MW (2023) to 35 MW (2025)C
Training cluster market size~$28.7B globally in 2025 (+62.3%), China exceeding $8.3BC

1.4.3. Domestic Cluster Scale-Up Status (Multiple Sources, All [To be verified])

The following entries all come from secondary reprints or vendor marketing, and are not confirmed by primary official sources:

  • Huawei Ascend: In 2026-07, the first "national chip training national model" Ascend 10,000-card cluster in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Shaoguan, Guangdong) came online, with 30 supernodes, 11,520 cards, and total compute of 9,000P; more than 750 sets of Ascend 384 supernodes commercially deployed; Atlas 950 SuperCluster scalable to 500,000 cards; Ascend 950 supernodes forming a 256 TB shared high-speed memory pool (WAIC 2026).
  • Shenzhen: China's first 10,000-card Huawei Ascend 910C cluster, with 11,000 petaflops of compute.
  • Alibaba: T-Head Zhenwu chip 10,000-card cluster.
  • Cambricon: Siyuan 690 in mass production (dual-die packaging, FP16 >700 TFLOPS, 196 GB HBM3).
  • Sugon: Sugon 8000, China's first fully domestic 100,000-card supercluster.
  • Shipments (IDC): total AI accelerator card shipments in the China market in 2025 were about 4 million; domestic vendors about 1.65 million, with the domestic share breaking 40% for the first time (~41%); NVIDIA about 2.2 million (~55%); Huawei Ascend about 812,000 (20.3%, No. 1 among domestic vendors).

2. Glossary

TermEnglish / AbbreviationDefinition
Model FLOPs utilizationModel FLOPs Utilization,MFUThe ratio of actual effective compute to theoretical peak compute; the core efficiency metric of a training cluster
Effective training time ratioEffective Training Time Ratio,ETTRThe ratio of effective training time to total occupied time; reflects fault tolerance and fault-recovery capability
Effective training time share——The ratio of time actually spent advancing training to total time; of the same origin as ETTR but possibly with a different definition
Power usage effectivenessPower Usage Effectiveness,PUEThe ratio of total data center energy consumption to IT equipment energy consumption; the closer to 1, the better
Data parallelismData Parallelism,DPA parallel approach that splits data across multiple devices, each holding a full copy of the model
Tensor parallelismTensor Parallelism,TPA parallel approach that splits single-layer weights across multiple devices
Pipeline parallelismPipeline Parallelism,PPA parallel approach that splits model layers across multiple devices
Mixture of expertsMixture of Experts,MoEA sparse-activation architecture composed of multiple expert subnetworks and a routing mechanism
Prefill / decode disaggregationPrefill / Decode DisaggregationDeploying the two stages of inference onto different resources to improve utilization
CheckpointCheckpointPeriodic persistence of training state; the basis for fault rollback
Linear scaling efficiencyLinear Scaling EfficiencyThe ratio of throughput improvement to the N-fold expansion of cluster scale
Network latencyNetwork LatencyThe transmission latency of packets in the network; directly affects collective communication efficiency
Communication efficiencyCommunication EfficiencyThe ratio of actual communication bandwidth achieved to theoretical bandwidth
Power deviation ratePower Deviation RateThe degree to which actual power consumption deviates from design power
Disaggregated servingDisaggregated ServingOrchestrating an inference service by splitting it into independently scalable components
Modular server reference designMGXThe rack-scale modular server design specification provided by NVIDIA
Accelerator moduleOCP Accelerator Module,OAMThe accelerator module form factor and interconnect specification defined by OCP
Data processing unitData Processing Unit,DPUA dedicated processor that offloads networking, storage, and security processing
Cold plate liquid coolingCold Plate Liquid CoolingA cooling approach that attaches a cold plate to the heat source for liquid cooling
Group-level fault isolationGroup-Level Fault IsolationA fault-tolerance strategy that isolates only the affected data-parallel group rather than the entire job

3. Case Studies

3.1. NVIDIA GB200 NVL72: The Official Benchmark for Rack-Scale Systems

Evidence level: A (NVIDIA official website and official developer blog)

3.1.1. Background

Frontier models such as MoE need to spread experts across far more accelerators than before, making per-card HBM capacity and bandwidth a bottleneck; at the same time, data centers are constrained by power and cost.

3.1.2. Approach

A rack-scale system, where 36 Grace CPUs + 72 Blackwell GPUs are woven through NVLink Switch into a single large-scale NVLink interconnect fabric. Architecture highlights:

  • Superchip interconnect: each GB200 superchip uses NVLink-C2C at 900 GB/s bidirectional bandwidth to connect 2 Blackwell GPUs with 1 Grace CPU, providing unified memory space.
  • Compute tray (MGX design): contains 2 Grace + 4 Blackwell, with cold plates and liquid-cooling interfaces, PCIe Gen 6, and NVLink cable boxes.
  • Switch fabric: 9 NVLink switch trays (144 100 GB ports per tray) fully connecting the 18 NVLink ports of the 72 GPUs.
  • Cooling and packaging: dense all-copper cable-box packaging + liquid-cooling system design.
  • Software stack: NVIDIA Dynamo disaggregated serving orchestration + NVFP4 + TensorRT-LLM / SGLang / vLLM.

3.1.3. Results

NVIDIA official data (all level A):

  • NVFP4 Tensor Core: 1,440 / 720 PFLOPS (sparse/dense).
  • FP8/FP6: 720 PFLOPS; INT8: 720 POPS; FP16/BF16: 360 PFLOPS; TF32: 180 PFLOPS; FP32: 5,760 TFLOPS; FP64: 2,880 TFLOPS.
  • GPU memory 13.4 TB HBM3E, bandwidth 576 TB/s; NVLink bandwidth 130 TB/s.
  • CPU: 2,592 Arm Neoverse V2 cores; 17 TB LPDDR5X / 14 TB/s.
  • A single NVLink domain supports up to 576 GPUs, total bandwidth exceeding 1 PB/s, fast memory exceeding 240 TB.
  • Compute tray: 80 PFLOPS AI performance + 1.7 TB fast memory.
  • Compared with H100: LLM training 4x faster, inference 30x faster; liquid cooling reduces cost and energy by 25x.
  • MoE scenario: 72 GPUs work together like one, 1.4 exaflops AI performance + 30 TB fast shared memory; a 10x leap in per-watt performance, and per-token cost reduced by more than 10x; SemiAnalysis InferenceMax (DeepSeek-R1) shows a cost reduction of more than 10x per million tokens compared with H200.

Deployments: AWS, Core42, CoreWeave, Crusoe, Google Cloud, Lambda, Microsoft Azure, Nebius, Nscale, Oracle Cloud Infrastructure, Together AI, and others; customer cases include DeepL (training MoE models on GB200), CoreWeave, and Together AI.

3.2. Moore Threads Kua'e 10,000-Card Cluster: Domestic Full-Stack and Training Fault Tolerance

Evidence level: B (vendor launch data; must be noted as vendor figures)

3.2.1. Background

Domestic accelerator cards must deliver efficient and stable AI training and inference at the 10,000-card scale, and prove compatibility with the mainstream international ecosystem. The core engineering challenge at the 10,000-card scale is not peak compute, but effective training time under normalized failure conditions.

3.2.2. Approach

The MUSA (Meta-computing Unified System Architecture) full stack is self-developed in-house:

  • Bottom layer: full-featured GPUs (5th-generation "Huagang" architecture, compute density +50%, a 10x leap in compute energy efficiency, supporting full precision from FP4 to FP64, adding MTFP6/MTFP4 and mixed low-precision acceleration, with TCE-PAIR technology letting two tensor compute engines share data).
  • Middle layer: the Kua'e intelligent computing cluster, with more than 1,000 compute nodes per cluster, each node with 8 self-developed OAM modular GPUs, and a 3D fully-interconnected topology achieving sub-microsecond communication latency; the new-generation Scale-up system supports direct connection of 1,024 GPUs per supernode.
  • Top layer: the MUSA 5.0 software stack, deeply adapted to PyTorch / PaddlePaddle, with Jax / TensorFlow / TileLang newly added; the MUSIFY automated porting tool converts CUDA-ecosystem C++ source into MUSA-architecture source.
  • Training fault-tolerance system (the most valuable part of this case study for Harness): aims to raise ETTR to 99%; supports online diagnosis of training anomalies (catching unresponsive nodes and slow nodes in real time); DP (data parallelism) group-level fault isolation — only the group containing the affected nodes is isolated, the other groups continue training, and after a standby node is integrated only the corresponding links need to be rebuilt, with no overall training interruption at any point.

3.2.3. Results

Vendor launch figures (MDC 2025, 2025-12-20, Beijing):

  • Floating-point compute 10 Exa-Flops.
  • Dense large-model MFU 60%; MoE large-model MFU 40%.
  • Effective training time ratio >90%; training linear scaling efficiency 95%.
  • Flash Attention compute utilization >95%; HGEMM operator efficiency 98%; communication efficiency 97%.
  • Inference side (with SiliconFlow, DeepSeek R1 671B full model): MTT S5000 single card Prefill >4000 tokens/s, Decode >1000 tokens/s.

Harness interpretation: DP group-level fault isolation is a typical implementation of L3 orchestration working in concert with L4 memory and state — it downgrades a "failure" from a global event to a local event, thereby decoupling fault-recovery cost from cluster scale. This is the key to moving a 10,000-card cluster from "can run" to "can keep running".

3.3. Engineering Challenges of 100,000-Card Clusters

Evidence level: C, all [To be verified] (a multi-source summary of Chinese technical long-form articles; it is recommended to verify the original official sources)

3.3.1. Background

As cluster scale is pushed from a thousand cards to a hundred thousand cards, failures change from "abnormal" to "the norm". Training interruptions and rollbacks become the primary factor affecting effective training time.

3.3.2. Approach

The engineering measures adopted by vendors are highly consistent: faster fault detection, finer-grained fault isolation, faster checkpointing and recovery, and more efficient networking and cooling.

3.3.3. Results

The following figures all come from secondary reprints and have not been confirmed by primary official sources; the nature of the source must be noted when citing:

  • xAI Colossus: 100,000 H100s (another figure claims 200,000; the two figures conflict and are presented in parallel here), built in 122 days, liquid-cooled, with a custom RDMA network; during debugging it encountered BIOS mismatches, network card faults, and other issues; PUE dropped below 1.05 (another figure of 1.1); it leased a quarter of the United States' mobile cooling capacity, converted an abandoned factory, and introduced Tesla Megapack energy storage to cope with power fluctuations.
  • Tencent HCC: supports 100,000 GPUs based on the Xingmai network, cold-plate liquid-cooled PUE <1.1, MFU 65%; Xingmai Network 2.0 uses the self-developed TiTa protocol, supporting 3.2 TB/s bandwidth and 100,000-card networking.
  • Alibaba Cloud Lingjun: three-tier Clos topology, network latency reduced to 2 microseconds, a single-network cluster scaled to 100,000 cards, model compute utilization +20%.
  • Baidu Baige 4.0: heterogeneous chip scheduling + automatic elastic training and distributed fault tolerance, effective training time ratio 99.5%; memory optimization techniques raise training efficiency by 30%.
  • Meta Llama 3: a 16,000-card cluster experiences a failure every 3 hours, requiring rollback to checkpoints.
  • OpenAI GPT-4.5: a 100,000-card cluster exposed hidden infrastructure faults; the systems team fixed them while continuing to train, ultimately raising compute utilization to 60%.
  • Energy: H100 single card 700W; a 100,000-card cluster has total power consumption exceeding 70 MW; per-rack power density jumps from 15 kW to 100 kW.

Value and risks of this case study: these figures portray the real engineering difficulty of 100,000-card clusters (especially the data point of Meta experiencing a failure every 3 hours), and are directly relevant to designing Harness's L3 fault-tolerance orchestration. However, because their sources are secondary reprints, they must not be used as the sole basis for decisions; it is recommended to verify each vendor's original official sources before citing.


4. Practice Standards

Nature Statement: The following AGENTS.md and SKILL.md are proposed drafts distilled from public industry practices, not the original text of official industry standards. As of the time this document was written, no public reference template of AGENTS.md or SKILL.md targeting the AI Infra domain was found, nor any dedicated international or national standard for this domain.

4.1. AGENTS.md Specification

4.1.1. AGENTS.md (AI Infra Domain)

# AGENTS.md —— AI Infra

> 本文为基于行业实践提炼的建议稿,非官方行业标准原文。
> 本方向未检索到 IEEE / ISO / JEDEC 专用标准,规范形态以事实标准与厂商规范为主
> (MGX、NVLink / NVLink-C2C、Quantum-X800、Spectrum-X800、BlueField-3、Dynamo、OAM)。
> 禁止虚构标准编号。

## 角色与边界
- 角色:AI Infra 智能体,负责集群作业调度辅助、训练容错编排、性能与能效调优、
  推理服务扩缩容与异常根因定位。
- 判定器为监控系统与基准测试:所有 MFU、ETTR、PUE、有效训练时长占比结论必须由
  真实监控数据或基准测试结果给出,模型不得估算。
- 不负责:集群扩容的商务决策、配额的最终分配、生产环境配置变更的最终放行。
- 生产环境配置变更默认不授予直接执行权限,只产出待审批方案。

## 环境假设
执行前必须显式声明:
- 加速器型号与数量、单卡显存与带宽、单卡功耗。
- 互联拓扑与代际:NVLink / NVLink-C2C 代际、InfiniBand 或 RoCE、交换层级与带宽。
- 服务器形态:MGX 参考设计或等效规范;是否采用 OAM 模组。
- 调度器与版本;监控与日志系统;检查点存储与带宽。
- 散热方式:风冷 / 冷板式液冷 / 浸没式液冷;设计 PUE 与目标 PUE。
- 软件栈:训练框架与版本、推理框架(如 TensorRT-LLM / SGLang / vLLM)、
  编排框架(如 NVIDIA Dynamo)。
- 多租户场景须声明租户隔离策略与配额规则。
- 未声明加速器型号与拓扑时,禁止产出与 MFU、扩展效率、时延相关的任何结论。

## 上下文加载顺序(Context Budget)
1. 集群拓扑与资源现状(节点、GPU、网络、存储)。
2. 作业描述:模型结构、并行策略、批量大小、检查点频率。
3. 监控指标摘要:MFU、吞吐、通信效率、功耗、温度。
4. 故障知识库条目与历史作业画像。
5. 近期变更记录(固件、驱动、框架、拓扑变更)。
- 全量监控时序与完整日志不进上下文,以路径引用 + 查询接口代替。

## 工具契约
- 优先为调度器、监控系统、固件工具封装 MCP 服务器,通过标准化接口调用。
- 工具返回值必须包含:退出码、日志路径、关键指标数值、目标集群标识、工具版本。
- 配置变更必须可回滚,且保留上一版本与差异说明。
- 影响面变更(拓扑、固件、调度策略)必须先在小范围验证再推广。
- 不可逆工具(生产配置下发、固件升级、集群重置)默认不授予直接调用权限。

## 任务执行流程(SOP)
- S1 需求解析:把目标分解为可判定指标(MFU、ETTR、PUE、有效训练时长占比)。
- S2 基线建立:记录基线 MFU、吞吐、通信效率、功耗、故障率。
- S3 候选生成:产出候选调度策略、并行策略、扩缩容方案,每个附理由与预期影响。
- S4 受控验证:在小范围或非生产环境执行,得到客观数值。
- S5 差异分析:与基线对比,改善项与恶化项同时报告。
- S6 风险评估:评估对稳定性、配额、能耗预算的影响。
- S7 证据打包:命令、脚本、日志路径、集群标识、数值、工具版本齐备。
- S8 人工确认:生产配置变更进入人工审批队列。

## 验证与证据要求
- 任何效率结论必须落在三个核心指标上:MFU、ETTR、有效训练时长占比;
  禁止使用"性能提升""效率提高"等不可判定的模糊表述。
- 能耗结论须给出 PUE 与实测功耗,禁止只报相对改善百分比。
- 扩展效率须说明基线规模与对比规模,禁止跨规模直接比较绝对值。
- 容错能力须给出故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项,缺一不可。
- 模型类建议须附置信说明与样本量(覆盖多少作业、多少节点时)。
- 每条结论须附:工具名 + 版本 + 命令或脚本 + 日志路径 + 关键数值 + 集群标识。

## 失败与升级策略
- 有效训练时长占比连续下降 → 升级人工,输出中断原因分布(硬件 / 网络 / 软件 / 数据)。
- 出现无法归因的慢节点或静默数据损坏 → 停止自动调度优化,升级人工排查。
- 能耗接近或超出预算上限 → 触发功率封顶(power capping),并上报。
- 配置变更在小范围验证未达预期 → 回滚,不得推广。
- 升级时须交付:已完成证据包 + 失败点定位 + 下一步可执行的具体命令。

## 安全与合规红线
- 多租户场景必须严格隔离:不得跨租户读取作业数据、模型权重或日志。
- 自主智能体必须在隔离运行时内执行。
- 生产环境配置变更必须有人工确认与可回滚方案,禁止无人值守下发。
- 配额与预算须设置护栏(Budget Guardrail),超限即熔断。
- 固件与驱动升级须遵循厂商兼容矩阵,禁止跨版本强升。
- 集群能效与数据安全的属地法规须遵守(相关强制法规条目当前级别 C,[待核实])。
- 所有工具调用、配置变更、人工确认写入不可篡改审计日志。

## 禁止事项
- 禁止编造或臆测 MFU、ETTR、PUE、故障率、吞吐数值。
- 禁止输出"应该没问题""大概率稳定"等不可判定表述。
- 禁止在未声明加速器型号与拓扑的前提下给出效率结论。
- 禁止跨规模直接比较绝对吞吐。
- 禁止跨租户读取数据。
- 禁止无人确认下发生产环境配置变更。
- 禁止虚构标准编号;本方向无专用国际或国家标准,须如实说明以事实标准为主。
- 禁止引用未获确认的第三方集群数据作为基准。

## 输出格式
- 首行给出可判定结论(通过 / 不通过 / 部分通过 + 阻塞项)。
- 证据表:工具、版本、命令或脚本、日志路径、集群标识、关键数值、与基线差值。
- 三指标报告:MFU、ETTR、有效训练时长占比同时列出。
- 能耗报告:PUE、实测功耗、与预算的差值。
- 风险与假设:列出结论依赖的作业类型、规模、软件版本。
- 待人工确认项:生产配置变更、配额调整、扩容建议。
- 数值规范:参数带单位;范围用 ~ 连接;百分比数值与 % 之间不留空格。

## 评估与自检
- 本轮所有数值是否来自真实监控或基准测试输出?
- 是否给出了 MFU、ETTR、有效训练时长占比三项核心指标?
- 是否只报了相对改善百分比而未报绝对值与基线?
- 扩展效率是否说明了基线规模与对比规模?
- 容错建议是否包含检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项?
- 是否存在跨租户数据访问?
- 生产配置变更是否有人工确认与回滚方案?
- 输出中是否残留 XX、___ 等非标准占位符?
- Harness 或提示词变更后,是否在固定基准作业集上回归并报告与上一版本的差值?

4.2. SKILL.md Specification

4.2.1. SKILL.md (AI Infra · Training Fault-Tolerance Orchestration and Cluster Efficiency Tuning)

---
name: ai-infra-fault-tolerance-and-efficiency
description: AI Infra 方向的训练容错编排与集群效率调优技能。当需要提升 MFU、
  缩短故障恢复时间、提高有效训练时长占比、优化推理服务编排或能耗,
  并要求结论落在可量化指标上且配置变更可回滚时使用。
version: 1.0
created: 2026-09-12
---

# AI Infra · 训练容错编排与集群效率调优

> 本文为基于行业实践提炼的建议稿,非官方行业标准原文。
> 本方向以事实标准与厂商规范为主,禁止虚构标准编号。

## 适用场景
- 大规模训练作业频繁中断,需要提升有效训练时长占比与 ETTR。
- MFU 偏低,需要定位瓶颈(计算 / 通信 / 数据加载 / 调度碎片)。
- 并行策略(DP / TP / PP)组合需要搜索与比选。
- 慢节点与静默故障检测。
- 推理服务的 prefill / decode 分离编排与自动扩缩容。
- 能耗与 PUE 优化、功率封顶策略。

## 前置条件
- 已声明加速器型号与数量、互联拓扑代际、服务器形态、调度器与监控版本。
- 存在基线数据:MFU、吞吐、通信效率、故障率、有效训练时长占比、PUE。
- 检查点机制可用,且检查点写入带宽已测量。
- 配置变更具备回滚方案与回滚演练记录。
- 智能体运行于隔离运行时;多租户隔离策略已配置。
- 具备判定器:监控指标采集、基准测试、日志分析。

## 输入
| 输入项 | 说明 | 必需 |
|---|---|---|
| 集群拓扑与资源 | 节点数、加速器数、网络层级与带宽、存储带宽 | 是 |
| 作业描述 | 模型结构、并行策略、批量大小、检查点频率 | 是 |
| 基线指标 | MFU、吞吐、通信效率、故障率、有效训练时长占比、PUE | 是 |
| 监控数据 | 时序指标、日志路径、告警记录 | 是 |
| 故障知识库 | 历史故障模式与处置记录 | 否 |
| 约束条件 | 配额上限、能耗预算、SLO | 是 |
| 变更记录 | 近期固件、驱动、框架、拓扑变更 | 否 |

## 输出
| 输出项 | 说明 | 必需 |
|---|---|---|
| 可判定结论 | 通过 / 不通过 / 部分通过 + 阻塞项 | 是 |
| 三指标报告 | MFU、ETTR、有效训练时长占比,含与基线差值 | 是 |
| 容错能力报告 | 故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时 | 是 |
| 能耗报告 | PUE、实测功耗、与预算差值 | 是 |
| 变更清单 | 调度策略、并行策略、扩缩容方案,附理由与回滚方案 | 是 |
| 证据表 | 工具、版本、命令或脚本、日志路径、集群标识、数值 | 是 |
| 待人工确认项 | 生产配置变更、配额调整、扩容建议 | 是 |

## 执行步骤
1. 环境校验:核对加速器型号、拓扑代际、调度器与监控版本、多租户隔离;缺失即停止。
2. 基线确认:确认 MFU、吞吐、通信效率、故障率、有效训练时长占比、PUE 与测量窗口。
3. 瓶颈定位:分解耗时为计算、通信、数据加载、调度碎片四类。
4. 候选生成:产出候选调度策略、并行策略、检查点频率、扩缩容方案,每个附理由。
5. 受控验证:在小范围或非生产环境执行,记录命令、退出码、日志路径、集群标识。
6. 差异分析:与基线对比,改善项与恶化项同时报告。
7. 容错评估:评估故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项。
8. 能耗评估:评估 PUE 与实测功耗,核对预算。
9. 证据打包与交付:给出回滚方案,列出待人工确认项,写入审计日志。

## 质量标准(DoD)
- 结论落在 MFU、ETTR、有效训练时长占比三项核心指标上,无模糊表述。
- 能耗给出 PUE 与实测功耗绝对值,非仅相对改善百分比。
- 扩展效率说明基线规模与对比规模。
- 容错建议包含故障检测时延、隔离粒度、恢复耗时三项。
- 每条结论附工具名 + 版本 + 命令或脚本 + 日志路径 + 关键数值 + 集群标识。
- 配置变更具备可回滚方案与回滚演练记录。
- 生产环境变更均有人工确认记录。
- 无跨租户数据访问。
- 输出中无 XX、___ 等非标准占位符;未确定项统一标注 [待填写] 或 [待核实]。
- 参考基准:NVIDIA GB200 NVL72 官方数据为 72 Blackwell GPU + 36 Grace CPU、
  13.4 TB HBM3E / 576 TB/s、NVLink 130 TB/s、NVFP4 1,440/720 PFLOPS、
  液冷使成本与能耗降低 25 倍、对比 H100 训练 4 倍与推理 30 倍(级别 A);
  摩尔线程夸娥万卡集群厂商口径为 Dense MFU 60%、MoE MFU 40%、
  线性扩展效率 95%、ETTR 目标 99%(级别 B,厂商口径)。
  项目内应建立自己的基线与目标,不得直接套用。

## 常见失败与处理
| 失败模式 | 现象 | 处理 |
|---|---|---|
| 指标虚高 | 只报相对改善百分比,不报绝对值与基线 | 强制三指标 + 绝对值 + 基线同时报告 |
| 跨规模误比 | 不同规模集群的吞吐直接比较 | 改用扩展效率与单位成本口径 |
| 静默故障 | 训练收敛异常但无告警 | 引入校验和与周期性自检,升级人工 |
| 慢节点 | 个别节点拖慢整体 | 在线检测并隔离,优先组级隔离而非全局重启 |
| 检查点瓶颈 | 检查点写入耗时超过故障平均间隔 | 调整检查点频率或改用异步检查点 |
| 变更不可回滚 | 配置下发后无法恢复 | 禁止下发,补齐回滚方案与演练记录 |
| 能耗越限 | 实测功耗超出预算 | 触发功率封顶并上报 |
| 跨租户越界 | 读取其他租户作业数据 | 立即中断并上报 |

## 示例
任务:某万卡训练作业有效训练时长占比仅 78%,需提升至 90% 以上。
1. 环境校验:确认加速器型号、互联代际、调度器版本、检查点带宽、多租户隔离。
2. 基线确认:记录基线 MFU 52%、有效训练时长占比 78%、平均故障间隔、检查点耗时。
3. 瓶颈定位:分解为计算、通信、数据加载、调度碎片;发现故障恢复占比最大。
4. 候选生成:三类方案 —— 缩短检查点间隔、引入组级故障隔离、提升慢节点检测频率。
5. 受控验证:在非生产环境分别验证,记录命令、日志路径、集群标识。
6. 差异分析:组级隔离使单次恢复耗时从全局重启改为组内恢复,恢复耗时显著下降。
7. 容错评估:故障检测时延、隔离粒度(数据并行组级)、恢复耗时三项均记录。
8. 能耗评估:PUE 与实测功耗无显著变化。
9. 交付:结论"部分通过,有效训练时长占比提升至 91%,遗留 1 个阻塞项
   (检查点写入带宽需扩容)";证据表含集群标识、命令、日志路径、数值、与基线差值;
   回滚方案为恢复原检查点频率与全局重启策略。
(本示例的结构参考已公开的万卡集群容错实践,相关厂商数字级别 C,[待核实]。)

## 关联
- 与设计方向的自指飞轮:AlphaChip 设计 TPU、PrefixRL 设计 Hopper、
  OpenAI 用内部 Codex 参与 Jalapeño 设计,构成"AI 设计 AI 芯片"的飞轮。
- 与封装方向的耦合:HBM 与 CoWoS 是 AI 加速器的物理瓶颈,
  GB200 NVL72 的 13.4 TB HBM3E 直接决定可承载的模型规模。
- 与测试方向的耦合:Advantest ACS RTDI 把 NVIDIA AI 推理引擎引入产线,
  是 AI Infra 技术反哺半导体测试的实例。

4.3. Implementation Checklist

No.Check ItemAcceptance CriteriaRequired
1Environment declarationAccelerator model, topology generation, server form factor, and scheduler and monitoring versions all declaredYes
2Baseline dataMFU, throughput, communication efficiency, fault rate, effective training time ratio, and PUE recordedYes
3Three-metric reportMFU, ETTR, and effective training time ratio reported togetherYes
4Energy absolute valuesAbsolute values of PUE and measured power consumption providedYes
5Scaling efficiency basisBaseline scale and comparison scale statedConditionally required
6Fault-tolerance trioFault detection latency, isolation granularity, and recovery time all recordedYes
7Evidence elementsTool name, version, command, log path, cluster ID, and values completeYes
8Bidirectional reportingBoth improvements and deteriorations reportedYes
9Rollback planConfig changes have a rollback plan and drill recordsYes
10Manual confirmationProduction config changes have manual confirmation recordsYes
11Multi-tenant isolationNo cross-tenant data accessConditionally required
12Quota and budget guardrailsQuotas and energy budgets set and not exceededYes
13Sandbox executionAgent runs within an isolated runtimeYes
14Audit trailsTool calls, config changes, and manual confirmations written to audit logsYes
15Standard wordingTruthfully stated that this direction relies mainly on de facto standards, with no fabricated standard numbersYes
16Source attributionThird-party cluster data labeled with source nature and not used as a benchmarkYes
17Placeholder cleanupNo non-standard placeholders such as XX or ___Yes
18Regression guardrailRegression run on a fixed benchmark job set after any Harness or prompt changeYes

5. Summary

The focus of the AI Infra direction within the six-layer AI Harness model is L3 orchestration (training fault tolerance and elastic scheduling) and L5 evaluation (MFU / ETTR / PUE / effective training time ratio).

Three engineering conclusions:

  1. Evaluation must land on the three core metrics. MFU, ETTR, and effective training time ratio are the only quantifiable metrics in this direction worth targeting. Any statement such as "performance improved" or "efficiency increased" should be required to be converted to these three metrics, while also giving absolute values and baselines.
  2. The core of fault tolerance is to downgrade a failure from a global event to a local event. Moore Threads' "DP group-level fault isolation + zero-interruption standby node integration" demonstrates this idea: only the affected data-parallel group is isolated, while the other groups continue training. This decouples fault-recovery cost from cluster scale and is the key to moving a 10,000-card cluster from "can run" to "can keep running".
  3. Energy has become a hard constraint. In NVIDIA's official figures, liquid cooling reduces cost and energy by 25x, showing that the choice of cooling path has become as important as the computing path. The scale of more than 70 MW of total power consumption for a 100,000-card cluster () means energy budgets must be jointly optimized with job scheduling.

The thing this direction most needs to be candid about: no IEEE / ISO / JEDEC standard dedicated to AI compute clusters was found (excluding component-level standards such as HBM and UCIe). The current normative form is de facto standards and vendor specifications — MGX, NVLink / NVLink-C2C, Quantum-X800, Spectrum-X800, BlueField-3, Dynamo, OAM. This means Harness for this direction lacks a standardized data-exchange format and evaluation benchmark, so cross-vendor horizontal comparison is currently not feasible. When writing and implementing, do not fabricate standard numbers.

In addition, much of the widely circulated cluster data in this direction (xAI Colossus scale, Tencent HCC MFU 65%, Baidu Baige 99.5%, Meta failing every 3 hours, etc.) comes from secondary reprints; among them, xAI Colossus has two conflicting figures of 100,000 and 200,000 cards, which are presented in parallel in Section 3.3.3. These data are valuable for understanding engineering difficulty, but must not be used as a basis for decisions; it is recommended to verify each vendor's original official sources.

Information Gap Statement

The following entries have not been confirmed by level-A or level-B sources and are marked [To be verified] in the main text:

  1. No IEEE / ISO / JEDEC standard dedicated to this direction was found, with de facto standards and vendor specifications being the norm. This is a genuine information gap and must not be filled with fabricated numbers.
  2. xAI Colossus: two conflicting figures of 100,000 and 200,000 H100s; built in 122 days; two conflicting figures of PUE below 1.05 and 1.1 (level C). Presented in parallel in Section 3.3.3.
  3. Tencent HCC: MFU 65%, Xingmai Network 2.0 self-developed TiTa protocol at 3.2 TB/s, 100,000-card networking (level C).
  4. Alibaba Cloud Lingjun: three-tier Clos topology, network latency reduced to 2 microseconds, compute utilization +20% (level C).
  5. Baidu Baige 4.0: effective training time ratio 99.5%, memory optimization raising training efficiency by 30% (level C).
  6. Meta Llama 3: a 16,000-card cluster failing every 3 hours (level C; it is recommended to verify the original source in Meta's official blog).
  7. OpenAI GPT-4.5: a 100,000-card cluster, compute utilization raised to 60% (level C); GPT-4 trained on 25,000 A100s for about 100 days (level C).
  8. Energy: H100 single card 700W, 100,000-card cluster total power consumption exceeding 70 MW, per-rack power density rising from 15 kW to 100 kW (level C).
  9. Market and scale: 2025 global training cluster market about $28.7B (+62.3%), China $8.3B, liquid cooling penetration 41%, single-cluster power ceiling 35 MW, single-cluster compute density 22.4 EFLOPS (level C, paid-report summary).
  10. Domestic clusters: Huawei Ascend 11,520 cards / 9,000P, Atlas 950 SuperCluster 500,000 cards, Ascend 950 supernode 256 TB memory pool, Shenzhen 10,000-card Ascend 910C, Alibaba T-Head 10,000 cards, Cambricon Siyuan 690 specifications, Sugon 100,000-card supercluster (level C, all [To be verified]).
  11. Shipment data (IDC): 2025 China AI accelerator card total shipments about 4 million, domestic vendors 1.65 million, Huawei Ascend 812,000 (level C reprint; it is recommended to check the original IDC report).
  12. China's "Training Cluster Comprehensive Performance Evaluation Standard" draft for comments (end of 2025) and mandatory regulations on cluster energy efficiency ratio / carbon footprint / data security across 13 countries and regions (level C).
  13. No public reference template of AGENTS.md or SKILL.md targeting the AI Infra direction was found; this document is a proposed draft.

6. References

  1. NVIDIA GB200 NVL72 — NVIDIA official website. https://www.nvidia.com/en-us/data-center/gb200-nvl72/
  2. NVIDIA GB200 NVL72 Delivers Trillion-Parameter LLM Training and Real-Time Inference — NVIDIA Developer Blog. https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-gb200-nvl72-delivers-trillion-parameter-llm-training-and-real-time-inference/
  3. Mixture-of-Experts Frontier Models (MoE performance and Dynamo orchestration) — NVIDIA official blog. https://blogs.nvidia.com/blog/mixture-of-experts-frontier-models/
  4. Moore Threads Kua'e 10,000-card cluster launch (MDC 2025, 2025-12-20) — Sina Finance (IT Home). https://finance.sina.com.cn/tech/digi/2025-12-20/doc-inhcmnmf6292915.shtml
  5. Moore Threads MDC 2025 content summary — Zhiyuan Community. https://hub.baai.ac.cn/view/51375
  6. Report on the Ascend 10,000-card cluster in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area () — China Economic News Network. https://www.cet.com.cn/itpd/itxw/10454411.shtml
  7. Report on Ascend supernodes () — eNet. http://www.enet.com.cn/article/2026/0716/A202607161276307.html
  8. 2025 China AI accelerator card shipments (citing IDC) — Sina Finance. https://finance.sina.com.cn/jjxw/2026-09-02/doc-iniqmmyw1388522.shtml
  9. Large-model training cluster market and energy efficiency data (paid-report summary) — IIM Info. https://m.iim.net.cn/75/view-234533-1.html
  10. Report on OpenAI's in-house chip — TrendForce. https://www.trendforce.com/news/2026/09/09/news-openai-says-it-is-working-with-samsung-on-next-gen-chips-ties-could-expand-beyond-memory/
  11. Advantest Pioneers a New Era of AI (AI Infra technology feeding back into chip testing) — Advantest. https://www.advantest.com/en/news/2025/2025100602.html
  12. How AlphaChip Transformed Computer Chip Design (the self-referential flywheel) — Google DeepMind. https://deepmind.google/blog/how-alphachip-transformed-computer-chip-design/
  13. UCIe and HBM related component-level standards — UCIe Consortium. https://www.uciexpress.org/specifications
  14. OCP Accelerator Module (OAM) specification — Open Compute Project. https://www.opencompute.org/