什么是高性能計(jì)算?
高性能計(jì)算(HPC)是一個(gè)用于描述能夠以極高速度執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的術(shù)語。HPC系統(tǒng)通常用于科學(xué)研究、工程模擬和建模以及數(shù)據(jù)分析。
高性能一詞指的是速度和效率。HPC系統(tǒng)專為需要大量計(jì)算能力的任務(wù)而設(shè)計(jì)，因此它們可以比其他類型的計(jì)算機(jī)更快地執(zhí)行這些任務(wù)。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，它們消耗的能源也更少，因此更適合在偏遠(yuǎn)地區(qū)或電力供應(yīng)有限的環(huán)境中使用。
什么是網(wǎng)絡(luò)中的HPC?
網(wǎng)絡(luò)中的高性能計(jì)算(HPC)是指能夠支持高帶寬、低延遲和許多并發(fā)連接的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。HPC背后的理念是為視頻流、在線游戲和內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用程序提供更好的性能和可擴(kuò)展性。在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)HPC的方法有多種，包括軟件定義的存儲(chǔ)解決方案和虛擬化技術(shù)。
高性能計(jì)算的10大網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)
人們需要能了解網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)架構(gòu)組件的重要性。隨著公共云和私有云、軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)和軟件定義一切的興起，網(wǎng)絡(luò)顯然在高性能計(jì)算(HPC)架構(gòu)中至關(guān)重要。
(1)卸載工作負(fù)載
這種趨勢(shì)是將處理工作負(fù)載從服務(wù)器轉(zhuǎn)移到其他設(shè)備，這些設(shè)備具有為特定計(jì)算設(shè)計(jì)的專用硬件，例如圖形處理單元(GPU)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。通過將特定工作負(fù)載卸載到這些類型的硬件，用戶可以加快應(yīng)用程序的速度，同時(shí)降低總擁有成本(TCO)，因?yàn)椴恍枰徺I那么多服務(wù)器。
(2)虛擬化
隨著企業(yè)越來越依賴于他們的IT基礎(chǔ)設(shè)施，他們需要一種方法來確保即使在物理系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)也能獲得可用性。這樣做的一種方法是通過虛擬化，它允許多個(gè)操作系統(tǒng)，因此也允許多個(gè)應(yīng)用程序在一臺(tái)物理服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行。雖然虛擬化不是一項(xiàng)新技術(shù)，但隨著時(shí)間的推移，它已經(jīng)成熟，現(xiàn)在提供了比以往更大的靈活性。
(3)加速器
加速器是一種硬件設(shè)備，用于加速應(yīng)用程序或進(jìn)程，超出僅使用CPU所能達(dá)到的速度。示例包括GPU、FPGA、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)和專用集成電路(ASIC)。這些技術(shù)以不同的方式工作，但實(shí)現(xiàn)了相似的目標(biāo)：它們使企業(yè)能夠使用更少的功率和更少的系統(tǒng)資源在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多工作。
(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問
如今的數(shù)據(jù)中心嚴(yán)重依賴閃存來提高性能和效率。閃存提供比傳統(tǒng)機(jī)械硬盤驅(qū)(HDD)更快的讀/寫速度，使其非常適合需要快速數(shù)據(jù)檢索的應(yīng)用程序，例如數(shù)據(jù)庫和高性能計(jì)算集群。
但是，閃存不會(huì)永遠(yuǎn)存在在被寫入數(shù)千次后會(huì)磨損，這意味著最終必須更換它們。為了解決這個(gè)問題，供應(yīng)商已經(jīng)開始開發(fā)各種新的存儲(chǔ)介質(zhì)，包括相變存儲(chǔ)器(PCM)、磁阻RAM(MRAM)和電阻RAM(ReRAM)。
(5)軟件定義網(wǎng)絡(luò)
軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)是一個(gè)寬泛的術(shù)語，包含多種管理IT資源的方法。但大多數(shù)軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)策略的核心是將應(yīng)用程序和服務(wù)與底層硬件分離，然后自動(dòng)配置、配置和管理這些資源。這種方法使IT管理員能夠更輕松地在其網(wǎng)絡(luò)中添加和刪除資源，并讓他們更輕松地自定義網(wǎng)絡(luò)以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。
(6)自動(dòng)化
通過自動(dòng)化，IT專業(yè)人員可以使用軟件來管理大型網(wǎng)絡(luò)資源，而無需人工干預(yù)。這一趨勢(shì)將通過消除常見任務(wù)(如配置新交換機(jī)或路由器)中的人為錯(cuò)誤來減少人工費(fèi)用并提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，從而幫助企業(yè)降低成本。此外，自動(dòng)化可以幫助IT部門隨著業(yè)務(wù)需求的變化更快地?cái)U(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)，使他們能夠以更少的資源提供更好的服務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)的未來將由自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)，這可以幫助IT部門隨著業(yè)務(wù)需求的變化更快地?cái)U(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)，使他們能夠以更少的資源提供更好的服務(wù)。自動(dòng)化在虛擬化和SDN等其他趨勢(shì)中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。自動(dòng)化可以幫助IT部門隨著業(yè)務(wù)需求的變化更快地?cái)U(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)，使他們能夠以更少的資源提供更好的服務(wù)。
(7)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)
HPC中的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)變得越來越重要。兩者都與自動(dòng)決策的概念有關(guān)，盡管它們?cè)趯?shí)施方面有所不同。人工智能是一個(gè)更廣泛的類別，其中包含用于對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程以使其具有智能行為的各種技術(shù)。另一方面，機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)子集，專注于開發(fā)能夠從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)并適應(yīng)新情況的系統(tǒng)。
(8)行業(yè)聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
由于HPC是一個(gè)數(shù)據(jù)密集型行業(yè)，具有重要的帶寬和低延遲要求，因此它依賴于以太網(wǎng)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口。這將允許研究人員使用高性能計(jì)算來混合和匹配最能滿足他們需求的硬件組件。此外，許多系統(tǒng)上都有多種類型的端口，以允許用戶根據(jù)項(xiàng)目需要自定義系統(tǒng)。
(9)邊緣計(jì)算
邊緣計(jì)算是指將數(shù)據(jù)處理資源放置在盡可能靠近數(shù)據(jù)源的位置。這種策略可以通過減少數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程服務(wù)器和最終用戶之間來回傳輸?shù)臅r(shí)間來幫助加速應(yīng)用程序，并減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。
邊緣計(jì)算還通過將敏感信息保存在公司網(wǎng)絡(luò)上而不是通過公共連接發(fā)送來提高安全性。
(10)云計(jì)算
HPC工作負(fù)載越來越多地在云中運(yùn)行。云計(jì)算是HPC工作負(fù)載的流行選擇，特別是對(duì)于需要隨著業(yè)務(wù)需求變化而擴(kuò)展或縮減的組織而言。云提供商通常提供現(xiàn)收現(xiàn)付的定價(jià)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要輕松擴(kuò)展或縮減。此外，云計(jì)算提供商提供了廣泛的工具，可以與HPC解決方案產(chǎn)生更多潛在的協(xié)同作用。
