高性能計算 (HPC) 是當今科技界最常見的流行語之一。鑒于技術的力量和令人印象深刻的增長，這是有道理的。HPC 占計算機銷售額的很大一部分，專家預測到2023 年 HPC 市場將達到 493 億美元。HPC 是驅動 AI（人工智能）、深度學習、神經網絡、預測分析、商業智能和許多其他創新技術的引擎。

然而，當今 HPC 最令人興奮的是向民主化的轉變。HPC 不再僅僅是最大、資金最雄厚的企業的領域。由于服務器技術和裸機云等服務的進步，現在即使是小型團隊也可以訪問它。

裸機云為小型和大型企業提供了訪問使 HPC 成為可能所需的硬件的能力，以及優化性能所需的控制權。由于 HPC 的這種民主化，更多的創新將成為可能，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揮作用。通過使用 HPC 解決復雜問題和處理海量數據，您將獲得寶貴的見解并獲得新發現。這與您所處的特定垂直領域無關。絕大多數行業都可以從 HPC 的強大功能中受益，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 并推動您的業務向前發展。在這篇文章中，我們將為您提供有關 HPC 的速成課程，解釋裸機云如何補充 HPC 并使它無論您的團隊規模如何都可以訪問，以及您應該在 HPC 裸機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，這個定義足夠寬泛，幾乎是模棱兩可的。當您考慮到技術日新月異并且隨著服務器技術的進步，昨天的超級計算機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 系統今天達到的計算基準，而是關注它們的主要特征。

由于 HPC 空間中的任務是資源密集型的，因此高性能計算通常由服務器集群（也稱為節點）組成，這些服務器在給定的計算問題上協同工作。將 HPC 集群與您可能部署在 LAN 上的一組標準虛擬機或物理設備區分開來的是它們針對同一任務的共同關注點和配置。

HPC 中使用的硬件通常也比用于標準 Web 應用程序和較輕工作負載的商品服務器更強大。HPC 工作負載需要強大的計算能力，因此需要在Intel Xeon Phi等高端處理器上運行。HPC 服務器還經常利用GPU 加速器來進一步增強處理能力。

此外，HPC 集群節點中充足的高速 RAM 是處理大型數據庫所必需的。在內存中處理數據比強制磁盤 I/O 快得多，并且在 HPC 計算任務中缺少 RAM 會導致嚴重的瓶頸。在為 HPC 節點評估 RAM 時，盡可能利用 DDR4 而不是 DDR3。

此外，高速網絡和直連存儲有助于進一步提高集群的整體速度并優化 HPC 性能。快速專用網絡可提高節點之間的通信速度，而直接連接的 HDD、SSD 或 NVMe 存儲可實現快速 I/O 操作。

除了構成 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 HPC 工作負載都在基于*nix的操作系統上運行，例如 CentOS、RHEL、FreeBSD、Scientific Linux 和 Ubuntu。HPC 領域中常見的其他軟件包括 NoSQL 數據庫（如Hadoop）、編排管理工具（如Apache Mesos）以及 HPC 開發模型（如Open MPI）。

HPC 用例

雖然高性能計算過去幾乎完全屬于科學、政府和學術界的領域，但范式已經發生變化，現在幾乎所有部門都以某種形式使用 HPC。隨著 AI、BI（商業智能）和大數據分析等技術成為常態，越來越多的企業正在利用這些技術來推動創新和發現。無論您身處哪個行業，都可能會利用 HPC 的計算能力挖掘出一些見解。以下是 HPC 在現代商業中的一些更有趣和有益的應用：

• 訓練 AI?- 迭代和學習是利用人工智能的核心。“訓練”一個 AI 模型涉及為其提供大量數據以供其學習，無論是通過監督學習、非監督學習還是強化學習，并將其指向一個目標。HPC 為此提供了平臺。
• 預測分析——大數據運動為我們提供了豐富的數據，可以將其提煉為可操作的業務洞察力。然而，非結構化數據存在一個巨大的問題，它阻礙了企業利用這些數據來獲得對現實世界的洞察力。HPC 硬件與 NoSQL 數據庫和分析軟件相結合可以幫助您解決這個問題，并將大型數據集轉化為可操作的預測和模型。
• 工程模型和模擬- HPC 在全球工程任務中發揮著重要作用。正如engineering.com所提到的，HPC 正在支持流體動力學、生成設計和架構等工作流。
• 金融模型——金融部門依賴于高度準確、基于邏輯的預測。例如，Monte Carlo Simulations可以為各種可能的結果建立非常詳細的模型。HPC 使這種預測成為可能，其規模在以前是遙不可及的。

這些只是 HPC 潛在應用的幾個示例。HPC 可用于天氣預報、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場維護超級計算機的人來說，這些好處不再是禁區。計算技術已經發展到 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務收益。

裸機云對 HPC 的好處

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

• 裸機沒有底層虛擬化層，因此企業可以獲得硬件級別的控制，幫助他們在云中最有效地運行專門的 HPC 工作負載。傳統的云 IaaS 產品具有虛擬化開銷并限制了用戶的控制，從而限制了 HPC 應用程序的性能并增加了成本；當“高性能”成為游戲的名稱時，這不是一個有吸引力的提議。
• 裸機云提供了靈活性和可擴展性，可實現 HPC 的民主化，并使各種規模的企業都能負擔得起 HPC。這不僅意味著中小型企業可以從 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，用戶可以訪問和控制所有服務器硬件。這使得“罐裝”IaaS 解決方案根本無法適應的調整和定制成為可能：用戶可以預先定制硬件組件并通過 IP KVM 遠程控制服務器。對于運行網站的簡單 LAMP 堆棧，這種控制級別沒有意義。這就是您不將其視為“傳統”IaaS 產品的一部分的原因。

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

此外，訪問裸機意味著您能夠限制供應商鎖定并更輕松地在不同的本地和云環境之間遷移。更重要的是，正如這篇網絡世界文章中提到的，裸機云本地遷移可以在沒有性能損失的情況下發生。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 基礎架構，企業的工作負載可能會受到運行在同一管理程序上的其他虛擬機的 CPU 消耗的影響。有了專用的裸機云服務器，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云在高性能計算方面的優勢，讓我們來看看裸機云如何幫助 HPC 民主化。裸機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、網絡和存儲硬件外，企業還必須投資于本地硬件的供電、冷卻和維護。裸機云提供 HPC 硬件的所有優勢，同時抽象出維護任務，否則這些任務會迫使企業將資源浪費在非核心業務功能上。此外，通過將支出轉移到嚴格的運營支出，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可以投資于短期項目，否則這些項目在財務上是不可行的，并且可以高速啟動或關閉 HPC 集群。

投資裸機云的另一個好處是能夠避免遇到硬件老化導致項目減慢的問題。企業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算之間做出選擇。無論去年的投資是多少，裸機云都為用戶提供了更大的靈活性和對現代技術的訪問。能夠按需調高或調低所需的 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

現在我們知道裸機云如何補充 HPC。但是，有許多提供商在云中提供裸機。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務有意義的解決方案。

輕松快速地進行配置

云計算的一個核心優勢是抽象出內部部署的復雜性，使您的員工能夠專注于核心業務目標，而不是維護和基礎設施任務。云的另一個經常被吹捧的好處是它的彈性和相對于本地解決方案的擴展能力。雖然在本地解決方案中向集群添加節點可能需要數周時間，但基于云的解決方案允許您在幾分鐘內啟動新服務器。

正確使用裸機云應該會給您帶來這兩個好處。僅僅因為裸機提供了對基礎架構的精細控制，并不意味著您無法獲得云的可擴展性和運營優勢。尋找使您能夠將基礎架構視為代碼并通過 API 以編程方式啟動服務器的解決方案。

堅固、高性能的硬件

硬件可以成就或破壞 HPC 解決方案。確保您的裸機云提供商提供的服務器規格能夠滿足您的工作負載需求，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 等服務器組件，以根據您的工作負載定制您的基礎設施。

按使用付費

將 CapEx 轉移到 OpEx 是一項主要的云優勢。支付超過你使用的費用實際上違背了進行這種轉變的目的。除非有令人信服的商業理由，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。

專用網絡和大量帶寬

用于節點通信的專用網絡可提高 HPC 集群的性能和安全性。此外，您的網絡帶寬越高，網絡在您的工作流程中造成瓶頸的可能性就越小。確保您的裸機云提供商提供充足的上行和下行帶寬。畢竟，將數據泵入集群是使用 HPC 將其細化為可操作的東西的第一步。

安全

數據泄露可能會削弱業務。確保與您合作的任何供應商都認真對待安全問題。留意有關他們如何實施安全和認證或標準（例如 ISO/IEC 27000）的細節，以幫助確認對安全的高度重視。

支持

HPC 很復雜。在不同情況下，一些客戶需要一些幫助來“調整”解決方案。在其他情況下，事情根本不會按計劃進行，您需要能夠相信您的提供商會優先考慮讓事情適合您。在 HPC 領域，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商合作。尋找客戶推薦（我們為自己感到自豪！）、評論和案例研究，以幫助量化您對給定供應商的期望。

結論：裸機云支持高性能計算的民主化

正如我們所見，HPC 正在改變企業的運營方式，而裸機云正在推動這種強大計算形式的民主化。通過為各種規模的組織提供企業級 HPC，裸機云正在引領市場范式轉變。由于它使所有人都能獲得 HPC 解鎖的高級見解，裸機云將有助于推動各種市場的創新和生產力。