Calculul de înaltă performanță (HPC) înseamnă practica unificării puterii de calcul pentru a se obține o putere mult mai mare decât cea oferită de computerele și serverele tradiționale. HPC, sau puterea extraordinară de calcul, seamănă cu operațiile de calcul curente, doar că sunt mai puternice. Este o modalitate de a procesa volume imense de date la viteze foarte mari, folosind mai multe calculatoare și dispozitive de stocare ca rețea de interconectare. HPC face posibile explorarea și găsirea răspunsurilor la unele dintre cele mai mari probleme din lume în domeniul științei, ingineriei și afacerilor.
Astăzi, HPC este utilizat pentru a rezolva probleme complexe, care necesită performanță intensivă – iar organizațiile trec din ce în ce mai mult la fluxuri de lucru HPC în cloud. HPC în cloud schimbă economia dezvoltării și a cercetării produselor, deoarece necesită mai puține prototipuri, accelerează testarea și scade timpul de lansare pe piață.
Unele fluxuri de lucru, cum ar fi secvențierea ADN-ului, sunt pur și simplu prea mari pentru ca un computer să le poată procesa, indiferent de capacitatea acestuia. HPC sau mediile de supercomputere abordează aceste provocări solicitante și complexe, cu noduri individuale (computere) care lucrează împreună într-un cluster (grup conectat) pentru a efectua un volum masiv de calcule într-o perioadă scurtă de timp. Crearea și eliminarea acestor clustere este adesea automatizată în cloud, pentru a reduce costurile.
HPC poate fi rulat pentru mai multe tipuri de sarcini de lucru, dar cele mai frecvente sunt sarcinile de lucru paralel jenante și sarcinile de lucru în strânsă conexiune.
Fluxurile de lucru paralele și incomode sunt probleme de calcul divizate în activități mici, simple și independente, care pot fi rulate în același timp, adesea cu o comunicare mică sau inexistentă între ele. De exemplu, o companie ar putea trimite 100 de milioane de înregistrări ale cardurilor de credit către nucleele procesorului individual într-un grup de noduri. Prelucrarea înregistrării unui card de credit este o sarcină mică și, atunci când 100 de milioane de înregistrări sunt răspândite în cluster, acele sarcini mici pot fi efectuate în același timp (în paralel), la viteze uimitoare. Cazurile de utilizare obișnuite includ simulări de risc, modelare moleculară, căutare contextuală și simulări logistice.
De obicei, un flux de lucru partajat de mari dimensiuni este împărțit în sarcini mai mici, care comunică permanent. Cu alte cuvinte, diferitele noduri din cluster comunică între ele pe măsură ce se realizează procesarea. Cazurile de utilizare obișnuite includ dinamica calculată a fluidelor, modelarea prognozei meteo, simulări de materiale, emulații de coliziune auto, simulări geospațiale și managementul traficului.
HPC reprezintă, de zeci de ani, o parte esențială a cercetării academice și a inovației din domeniu. HPC îi ajută pe ingineri, cercetători de date, designeri și alți cercetători să rezolve probleme mari și complexe în mult mai puțin timp și cu costuri mai mici decât cele pe care le presupune metoda de calculul tradițională.
Principalele avantaje ale HPC sunt
Companiile Fortune 1000 din aproape toate domeniile utilizează HPC, iar popularitatea sa este în creștere. În conformitate cu Hyperion Research, se preconizează că piața globală a HPC va ajunge la 44 miliarde USD până în 2022.
Vă prezentăm mai jos câteva dintre domeniile care utilizează HPC și tipurile de sarcini de lucru pe care acestea le realizează cu ajutorul HPC:
HPC poate fi efectuat on-premises, în cloud sau într-un model hibrid, care implică anumite părți din fiecare.
În cadrul unei implementări HPC on-premises, o afacere sau o instituție de cercetare construiește un cluster HPC plin de servere, soluții de stocare și alte infrastructuri pe care le gestionează și le actualizează în timp. În cadrul unei implementări HPC în cloud, un furnizor de servicii cloud administrează și gestionează infrastructura, iar organizațiile o utilizează pe modelul pay-as-you-go.
Unele organizații folosesc implementări hibride, în special cele care au investit într-o infrastructură on-premises, dar care doresc, de asemenea, să beneficieze de viteza, flexibilitatea și economiile de cost din cloud. Acestea pot utiliza mediul cloud pentru a rula în mod continuu unele sarcini de lucru HPC și pot apela la servicii cloud în mod inopinat, ori de câte ori timpul de așteptare devine o problemă în mediul on-premises.
Organizațiile cu medii HPC on-premises beneficiază de control sporit asupra operațiunilor lor, dar trebuie să facă față mai multor provocări, printre care
În parte din cauza costurilor și a altor provocări ale mediilor on-premises, implementările HPC bazate pe cloud devin din ce în ce mai populare, Future Research Market anticipând o creștere de 21% a pieței mondiale din 2017 până în 2023. Când companiile își gestionează volumul de lucru HPC în cloud, plătesc doar pentru ceea ce folosesc și își pot extinde sau reduce rapid infrastructura, pe măsură ce nevoile lor se schimbă.
Pentru a câștiga și a păstra clienții, furnizorii de soluții cloud de top mențin tehnologii de vârf, care sunt special concepute pentru sarcinile de lucru HPC, astfel încât nu există pericolul unei performanțe reduse pe măsură ce echipamentele on-premises îmbătrânesc. Furnizorii de cloud oferă cele mai noi și mai rapide procesoare și GPU-uri, precum și stocare flash cu latență redusă, rețele RDMA extrem de rapide și securitate de clasă enterprise. Serviciile sunt disponibile pe parcursul întregii zile, în fiecare zi, cu timp de coadă redus sau deloc.
Nu toți furnizorii de cloud sunt la fel. Unele medii cloud nu sunt proiectate pentru HPC și nu pot oferi performanțe optime în perioadele de vârf, cu sarcini de lucru solicitante. Cele patru trăsături de luat în considerare în selectarea unui furnizor de soluții cloud sunt
În general, cel mai bine este să căutați servicii cloud bare metal, care oferă mai mult control și performanță sporită. În combinație cu rețeaua de cluster RDMA, Bare Metal HPC oferă rezultate identice cu ceea ce obțineți folosind hardware similar on-premises.
Companiile și instituțiile din mai multe domenii se orientează către HPC, determinând o creștere care este de așteptat să continue mulți ani de aici încolo. Se preconizează că piața globală a HPC se va extinde de la 31 miliarde USD în 2017 la 50 miliarde USD în 2023. Pe măsură ce performanța cloud continuă să se îmbunătățească și să devină și mai fiabilă, și mai susținută, o mare parte din această creștere va avea loc la nivelul implementărilor HPC bazate pe cloud care scutesc întreprinderile de necesitatea de a investi milioane de dolari în infrastructura centrelor de date și pentru a susține costurile aferente.
În viitorul apropiat, așteptați-vă ca Big Data și HPC să conveargă, fiind utilizat același grup mare de computere pentru a analiza Big Data și a rula simulări și alte sarcini de lucru HPC. Pe măsură ce aceste două tendințe devin convergente, rezultatul va fi mai multă putere și capacitate de calcul pentru fiecare dintre ele, ducând la cercetare și inovație sporite.
i Earl Joseph, Steve Conway, Bob Sorensen, Alex Norton. Actualizare Hyperion Research: ISC19. https://hyperionresearch.com/wp-content/uploads/2019/06/Hyperion-Research-ISC19-Breakfast-Briefing-Presentation-June-2019.pdf