高性能計算 (HPC) 是當(dāng)今科技界最常見的流行語之一。鑒于技術(shù)的力量和令人印象深刻的增長，這是有道理的。HPC 占計算機(jī)銷售額的很大一部分，專家預(yù)測到2023 年 HPC 市場將達(dá)到 493 億美元。HPC 是驅(qū)動 AI（人工智能）、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測分析、商業(yè)智能和許多其他創(chuàng)新技術(shù)的引擎。

然而，當(dāng)今 HPC 最令人興奮的是向民主化的轉(zhuǎn)變。HPC 不再僅僅是最大、資金最雄厚的企業(yè)的領(lǐng)域。由于服務(wù)器技術(shù)和裸機(jī)云等服務(wù)的進(jìn)步，現(xiàn)在即使是小型團(tuán)隊也可以訪問它。

裸機(jī)云為小型和大型企業(yè)提供了訪問使 HPC 成為可能所需的硬件的能力，以及優(yōu)化性能所需的控制權(quán)。由于 HPC 的這種民主化，更多的創(chuàng)新將成為可能，世界上更多的“大問題”將得到解決。

民主化意味著您也可以在推動這一變革中發(fā)揮作用。通過使用 HPC 解決復(fù)雜問題和處理海量數(shù)據(jù)，您將獲得寶貴的見解并獲得新發(fā)現(xiàn)。這與您所處的特定垂直領(lǐng)域無關(guān)。絕大多數(shù)行業(yè)都可以從 HPC 的強(qiáng)大功能中受益，這就是理解該主題如此重要的原因。

掌握該主題的知識可以讓您充分利用 HPC 并推動您的業(yè)務(wù)向前發(fā)展。在這篇文章中，我們將為您提供有關(guān) HPC 的速成課程，解釋裸機(jī)云如何補(bǔ)充 HPC 并使它無論您的團(tuán)隊規(guī)模如何都可以訪問，以及您應(yīng)該在 HPC 裸機(jī)云解決方案中尋找什么。

什么是高性能計算？

顧名思義，高性能計算涉及使用大量計算資源來解決高級問題。然而，這個定義足夠?qū)挿?，幾乎是模棱兩可的。?dāng)您考慮到技術(shù)日新月異并且隨著服務(wù)器技術(shù)的進(jìn)步，昨天的超級計算機(jī)最終變得不合格這一事實時，這是有道理的。出于這個原因，我們將避開 HPC 系統(tǒng)今天達(dá)到的計算基準(zhǔn)，而是關(guān)注它們的主要特征。

由于 HPC 空間中的任務(wù)是資源密集型的，因此高性能計算通常由服務(wù)器集群（也稱為節(jié)點）組成，這些服務(wù)器在給定的計算問題上協(xié)同工作。將 HPC 集群與您可能部署在 LAN 上的一組標(biāo)準(zhǔn)虛擬機(jī)或物理設(shè)備區(qū)分開來的是它們針對同一任務(wù)的共同關(guān)注點和配置。

HPC 中使用的硬件通常也比用于標(biāo)準(zhǔn) Web 應(yīng)用程序和較輕工作負(fù)載的商品服務(wù)器更強(qiáng)大。HPC 工作負(fù)載需要強(qiáng)大的計算能力，因此需要在Intel Xeon Phi等高端處理器上運(yùn)行。HPC 服務(wù)器還經(jīng)常利用GPU 加速器來進(jìn)一步增強(qiáng)處理能力。

此外，HPC 集群節(jié)點中充足的高速 RAM 是處理大型數(shù)據(jù)庫所必需的。在內(nèi)存中處理數(shù)據(jù)比強(qiáng)制磁盤 I/O 快得多，并且在 HPC 計算任務(wù)中缺少 RAM 會導(dǎo)致嚴(yán)重的瓶頸。在為 HPC 節(jié)點評估 RAM 時，盡可能利用 DDR4 而不是 DDR3。

此外，高速網(wǎng)絡(luò)和直連存儲有助于進(jìn)一步提高集群的整體速度并優(yōu)化 HPC 性能?？焖賹Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)可提高節(jié)點之間的通信速度，而直接連接的 HDD、SSD 或 NVMe 存儲可實現(xiàn)快速 I/O 操作。

除了構(gòu)成 HPC 物理端的硬件之外，還有各種旨在讓您充分利用 HPC 資源的軟件。絕大多數(shù) HPC 工作負(fù)載都在基于*nix的操作系統(tǒng)上運(yùn)行，例如 CentOS、RHEL、FreeBSD、Scientific Linux 和 Ubuntu。HPC 領(lǐng)域中常見的其他軟件包括 NoSQL 數(shù)據(jù)庫（如Hadoop）、編排管理工具（如Apache Mesos）以及 HPC 開發(fā)模型（如Open MPI）。

HPC 用例

雖然高性能計算過去幾乎完全屬于科學(xué)、政府和學(xué)術(shù)界的領(lǐng)域，但范式已經(jīng)發(fā)生變化，現(xiàn)在幾乎所有部門都以某種形式使用 HPC。隨著 AI、BI（商業(yè)智能）和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)成為常態(tài)，越來越多的企業(yè)正在利用這些技術(shù)來推動創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)。無論您身處哪個行業(yè)，都可能會利用 HPC 的計算能力挖掘出一些見解。以下是 HPC 在現(xiàn)代商業(yè)中的一些更有趣和有益的應(yīng)用：

• 訓(xùn)練 AI?- 迭代和學(xué)習(xí)是利用人工智能的核心?！坝?xùn)練”一個 AI 模型涉及為其提供大量數(shù)據(jù)以供其學(xué)習(xí)，無論是通過監(jiān)督學(xué)習(xí)、非監(jiān)督學(xué)習(xí)還是強(qiáng)化學(xué)習(xí)，并將其指向一個目標(biāo)。HPC 為此提供了平臺。
• 預(yù)測分析——大數(shù)據(jù)運(yùn)動為我們提供了豐富的數(shù)據(jù)，可以將其提煉為可操作的業(yè)務(wù)洞察力。然而，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存在一個巨大的問題，它阻礙了企業(yè)利用這些數(shù)據(jù)來獲得對現(xiàn)實世界的洞察力。HPC 硬件與 NoSQL 數(shù)據(jù)庫和分析軟件相結(jié)合可以幫助您解決這個問題，并將大型數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為可操作的預(yù)測和模型。
• 工程模型和模擬- HPC 在全球工程任務(wù)中發(fā)揮著重要作用。正如engineering.com所提到的，HPC 正在支持流體動力學(xué)、生成設(shè)計和架構(gòu)等工作流。
• 金融模型——金融部門依賴于高度準(zhǔn)確、基于邏輯的預(yù)測。例如，Monte Carlo Simulations可以為各種可能的結(jié)果建立非常詳細(xì)的模型。HPC 使這種預(yù)測成為可能，其規(guī)模在以前是遙不可及的。

這些只是 HPC 潛在應(yīng)用的幾個示例。HPC 可用于天氣預(yù)報、分子建模、碰撞模擬等。需要了解的重要一點是，對于我們這些無法現(xiàn)場維護(hù)超級計算機(jī)的人來說，這些好處不再是禁區(qū)。計算技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到 HPC 變得越來越民主化的地步。這意味著即使是 SMB 也可以從 HPC 中獲得真正的底線業(yè)務(wù)收益。

裸機(jī)云對 HPC 的好處

雖然 HPC 的優(yōu)勢總體上是顯而易見的，但裸機(jī)云到底適合什么地方呢？是什么讓裸機(jī)云和 HPC 如此引人注目？這些問題的答案是雙重的：

• 裸機(jī)沒有底層虛擬化層，因此企業(yè)可以獲得硬件級別的控制，幫助他們在云中最有效地運(yùn)行專門的 HPC 工作負(fù)載。傳統(tǒng)的云 IaaS 產(chǎn)品具有虛擬化開銷并限制了用戶的控制，從而限制了 HPC 應(yīng)用程序的性能并增加了成本；當(dāng)“高性能”成為游戲的名稱時，這不是一個有吸引力的提議。
• 裸機(jī)云提供了靈活性和可擴(kuò)展性，可實現(xiàn) HPC 的民主化，并使各種規(guī)模的企業(yè)都能負(fù)擔(dān)得起 HPC。這不僅意味著中小型企業(yè)可以從 HPC 中獲益，還意味著大型組織可以更有效地利用 HPC 支出。

讓我們首先深入探討硬件級別控制對 HPC 性能的重要性。使用裸機(jī)，用戶可以訪問和控制所有服務(wù)器硬件。這使得“罐裝”IaaS 解決方案根本無法適應(yīng)的調(diào)整和定制成為可能：用戶可以預(yù)先定制硬件組件并通過 IP KVM 遠(yuǎn)程控制服務(wù)器。對于運(yùn)行網(wǎng)站的簡單 LAMP 堆棧，這種控制級別沒有意義。這就是您不將其視為“傳統(tǒng)”IaaS 產(chǎn)品的一部分的原因。

然而，在 HPC 的世界中，定制和精細(xì)控制對結(jié)果產(chǎn)生了巨大的影響。市場是圍繞解決世界上一些最復(fù)雜和最具挑戰(zhàn)性的問題而建立的，因此沒有虛擬化層的專用硬件通常成為必須。與虛擬化通用服務(wù)器相比，可定制的專用裸機(jī)服務(wù)器可幫助您在云支出上獲得最大收益。當(dāng)您嘗試從大多數(shù) IaaS 提供商提供的虛擬化通用實例桶中為您的 HPC 應(yīng)用程序選擇服務(wù)器時，裸機(jī)云可幫助您避免陷入“方釘、圓孔”的困境。

此外，訪問裸機(jī)意味著您能夠限制供應(yīng)商鎖定并更輕松地在不同的本地和云環(huán)境之間遷移。更重要的是，正如這篇網(wǎng)絡(luò)世界文章中提到的，裸機(jī)云本地遷移可以在沒有性能損失的情況下發(fā)生。Network World 文章中提到的另一個好處是“吵鬧的鄰居”問題的固有解決方案。使用多租戶 IaaS 基礎(chǔ)架構(gòu)，企業(yè)的工作負(fù)載可能會受到運(yùn)行在同一管理程序上的其他虛擬機(jī)的 CPU 消耗的影響。有了專用的裸機(jī)云服務(wù)器，這個問題就根本不存在了。您的計算資源就是您的計算資源。

從性能角度定義了裸機(jī)云在高性能計算方面的優(yōu)勢，讓我們來看看裸機(jī)云如何幫助 HPC 民主化。裸機(jī)云的第一個也是可能最引人注目的好處是它能夠從等式中消除資本支出，否則必須在本地啟動 HPC 項目。除了采購計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲硬件外，企業(yè)還必須投資于本地硬件的供電、冷卻和維護(hù)。裸機(jī)云提供 HPC 硬件的所有優(yōu)勢，同時抽象出維護(hù)任務(wù)，否則這些任務(wù)會迫使企業(yè)將資源浪費(fèi)在非核心業(yè)務(wù)功能上。此外，通過將支出轉(zhuǎn)移到嚴(yán)格的運(yùn)營支出，組織能夠顯著降低啟動 HPC 項目的成本和時間。同樣的好處還意味著企業(yè)可以投資于短期項目，否則這些項目在財務(wù)上是不可行的，并且可以高速啟動或關(guān)閉 HPC 集群。

投資裸機(jī)云的另一個好處是能夠避免遇到硬件老化導(dǎo)致項目減慢的問題。企業(yè)總是希望最大化其資本支出投資。然而，隨著 HPC 世界的快速變化，這可能意味著您被迫在使用最新硬件完成工作或堅持預(yù)算之間做出選擇。無論去年的投資是多少，裸機(jī)云都為用戶提供了更大的靈活性和對現(xiàn)代技術(shù)的訪問。能夠按需調(diào)高或調(diào)低所需的 HPC 資源更加靈活且更具成本效益。

在基于云的 HPC 解決方案中尋找什么

現(xiàn)在我們知道裸機(jī)云如何補(bǔ)充 HPC。但是，有許多提供商在云中提供裸機(jī)。你怎么知道哪一個最適合你？我們將幫助您了解如何在此處回答該問題。雖然 HPC 世界中的每個用例都不同，但了解這些特定方面將使您能夠確定對您的業(yè)務(wù)有意義的解決方案。

輕松快速地進(jìn)行配置

云計算的一個核心優(yōu)勢是抽象出內(nèi)部部署的復(fù)雜性，使您的員工能夠?qū)Ｗ⒂诤诵臉I(yè)務(wù)目標(biāo)，而不是維護(hù)和基礎(chǔ)設(shè)施任務(wù)。云的另一個經(jīng)常被吹捧的好處是它的彈性和相對于本地解決方案的擴(kuò)展能力。雖然在本地解決方案中向集群添加節(jié)點可能需要數(shù)周時間，但基于云的解決方案允許您在幾分鐘內(nèi)啟動新服務(wù)器。

正確使用裸機(jī)云應(yīng)該會給您帶來這兩個好處。僅僅因為裸機(jī)提供了對基礎(chǔ)架構(gòu)的精細(xì)控制，并不意味著您無法獲得云的可擴(kuò)展性和運(yùn)營優(yōu)勢。尋找使您能夠?qū)⒒A(chǔ)架構(gòu)視為代碼并通過 API 以編程方式啟動服務(wù)器的解決方案。

堅固、高性能的硬件

硬件可以成就或破壞 HPC 解決方案。確保您的裸機(jī)云提供商提供的服務(wù)器規(guī)格能夠滿足您的工作負(fù)載需求，并且能夠定制解決方案以滿足您的需求。必須能夠添加 GPU、RAM 或 SSD 等服務(wù)器組件，以根據(jù)您的工作負(fù)載定制您的基礎(chǔ)設(shè)施。

按使用付費(fèi)

將 CapEx 轉(zhuǎn)移到 OpEx 是一項主要的云優(yōu)勢。支付超過你使用的費(fèi)用實際上違背了進(jìn)行這種轉(zhuǎn)變的目的。除非有令人信服的商業(yè)理由，否則請避免將自己鎖定在向您收取比實際使用的資源更多資源的計劃中。

專用網(wǎng)絡(luò)和大量帶寬

用于節(jié)點通信的專用網(wǎng)絡(luò)可提高 HPC 集群的性能和安全性。此外，您的網(wǎng)絡(luò)帶寬越高，網(wǎng)絡(luò)在您的工作流程中造成瓶頸的可能性就越小。確保您的裸機(jī)云提供商提供充足的上行和下行帶寬。畢竟，將數(shù)據(jù)泵入集群是使用 HPC 將其細(xì)化為可操作的東西的第一步。

安全

數(shù)據(jù)泄露可能會削弱業(yè)務(wù)。確保與您合作的任何供應(yīng)商都認(rèn)真對待安全問題。留意有關(guān)他們?nèi)绾螌嵤┌踩驼J(rèn)證或標(biāo)準(zhǔn)（例如 ISO/IEC 27000）的細(xì)節(jié)，以幫助確認(rèn)對安全的高度重視。

支持

HPC 很復(fù)雜。在不同情況下，一些客戶需要一些幫助來“調(diào)整”解決方案。在其他情況下，事情根本不會按計劃進(jìn)行，您需要能夠相信您的提供商會優(yōu)先考慮讓事情適合您。在 HPC 領(lǐng)域，24/7 支持和對客戶的重視是必須的。與愿意在售前、售中和售后為您提供幫助的供應(yīng)商合作。尋找客戶推薦（我們?yōu)樽约焊械阶院?a >！）、評論和案例研究，以幫助量化您對給定供應(yīng)商的期望。

結(jié)論：裸機(jī)云支持高性能計算的民主化

正如我們所見，HPC 正在改變企業(yè)的運(yùn)營方式，而裸機(jī)云正在推動這種強(qiáng)大計算形式的民主化。通過為各種規(guī)模的組織提供企業(yè)級 HPC，裸機(jī)云正在引領(lǐng)市場范式轉(zhuǎn)變。由于它使所有人都能獲得 HPC 解鎖的高級見解，裸機(jī)云將有助于推動各種市場的創(chuàng)新和生產(chǎn)力。