以云計(jì)算的方式提供超算，青云QingCloudEHPC做到了！

單從高性能計(jì)算(HPC)市場(chǎng)來(lái)看，可謂是“高手如林”，致力于企業(yè)級(jí)云服務(wù)的“青云”，為何選擇加入這個(gè)賽道?最新推出的EHPC高性能計(jì)算平臺(tái)，能給用戶帶來(lái)哪些差異化優(yōu)勢(shì)?我們先從大數(shù)據(jù)、人工智能與超算深度融合的角度開始談起!

高性能計(jì)算的腳步無(wú)處不在

所謂高性能計(jì)算，是指用大量服務(wù)器并行地對(duì)某一個(gè)任務(wù)執(zhí)行運(yùn)算，來(lái)解決工程和科學(xué)上的問(wèn)題。就應(yīng)用而言，高性能計(jì)算用途很多，能模擬世界萬(wàn)物。宏觀上，可以用衛(wèi)星圖像、遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)來(lái)模擬地球、海洋和氣侯，預(yù)測(cè)環(huán)境變化;微觀上，能通過(guò)分子原子模擬，進(jìn)行基因測(cè)序，來(lái)了解生命原理。

具體而言，高性能計(jì)算是如何結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)，與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景深入融合的呢?青云QingCloud 云平臺(tái)&服務(wù)部高級(jí)總監(jiān)陳海泉，通過(guò)典型案例介紹，讓我們對(duì)高性能計(jì)算的認(rèn)知，有了質(zhì)的飛躍。

● 航空航天領(lǐng)域。我們基于過(guò)去幾十年衛(wèi)星照片的積累，再結(jié)合人工智能算法，通過(guò)地理信息的快速識(shí)別，全面分析地球變化，預(yù)測(cè)未來(lái)氣候情況如何。為了得到全球衛(wèi)星圖像，科學(xué)家動(dòng)用了1萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，分析了 65萬(wàn)張遙感影像，其數(shù)據(jù)量的龐大，簡(jiǎn)直無(wú)法想象。但是，有了超算平臺(tái)，整個(gè)計(jì)算時(shí)間僅需要4個(gè)小時(shí)。

● 高端科學(xué)研究。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副研究員商紅慧，通過(guò)模擬拉曼光譜，設(shè)計(jì)了全電子精度的第一性原理計(jì)算理論算法，從而得到蛋白質(zhì)分子的信息，使得藥物研發(fā)更快速、更精確。在多達(dá)3006個(gè)原子模擬的背后，是一套468 PFlops 算力的太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)在支撐。

如果說(shuō)科研場(chǎng)景距離我們的生活比較遠(yuǎn)，那么HPC在能源、大型賽事、醫(yī)療、金融等行業(yè)方面的諸多應(yīng)用，一定會(huì)讓你感覺(jué)到近在咫尺。

● 石油勘探場(chǎng)景。工程師使用地震波反射法建模來(lái)模擬油藏，每次測(cè)量都會(huì)產(chǎn)生 PB 級(jí)的數(shù)據(jù)，如何基于龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行密集計(jì)算和模擬，從而算出最優(yōu)鉆井位置?HPC在石油勘探效率提升層面，發(fā)揮了重要作用!

● 大型體育賽事現(xiàn)場(chǎng)支持。很多人都喜歡F1賽車比賽，那么主辦方是如何不斷提升觀賽體驗(yàn)的呢?紅牛車隊(duì)會(huì)在比賽前，根據(jù)賽道情況，做特定環(huán)境模擬。包括使用虛擬風(fēng)洞，來(lái)優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué);模擬電源散熱系統(tǒng)，讓賽車發(fā)揮大功率;模擬碰撞優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)，讓賽車可以符合比賽的安全法規(guī)。最后，紅牛車隊(duì)會(huì)利用超算平臺(tái)的算力，在7 天內(nèi)完成所有模擬和優(yōu)化，以確保每場(chǎng)比賽都能發(fā)揮車隊(duì)和車手的優(yōu)勢(shì)。

● 醫(yī)藥行業(yè)。新冠疫情加速了大數(shù)據(jù)在醫(yī)藥和生命科學(xué)上的應(yīng)用，有效推進(jìn)了疫苗和核酸類藥物的研發(fā)。通過(guò)大數(shù)據(jù)獲取，僅在病毒出現(xiàn)一周后就完成了基因序列的測(cè)量;在超算平臺(tái)上，只用了4個(gè)小時(shí)就設(shè)計(jì)出 mRNA 新冠疫苗。

● 金融領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)、人工智能與超算更是好結(jié)合，讓壞賬率降低了35%。通過(guò)超算平臺(tái)多維度的數(shù)據(jù)分析，以及持續(xù)迭代和優(yōu)化模型訓(xùn)練，有效實(shí)現(xiàn)了金融風(fēng)控的管理。

上述案例說(shuō)明了三點(diǎn)：一、HPC與高精尖科技密不可分，高科技要想進(jìn)步，必須基于大規(guī)模的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算;二、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)跟算力融合，超算中心不僅要關(guān)注算力，還要應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)挑戰(zhàn); 第三，人工智能應(yīng)用走向爆發(fā)階段，不管是機(jī)器學(xué)習(xí)，還是深度學(xué)習(xí)，已開始結(jié)合模型訓(xùn)練、數(shù)據(jù)推理計(jì)算等，解決實(shí)際業(yè)務(wù)問(wèn)題。

如果用一句話來(lái)概括，高性能計(jì)算的發(fā)展，不再是一個(gè)遙不可及的高大上概念，而是已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，成為技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力引擎。

如何讓高性能計(jì)算“好用又便宜”？

當(dāng)大數(shù)據(jù)、人工智能與超算深度融合，當(dāng)各行各業(yè)開始準(zhǔn)備把高性能計(jì)算引入核心業(yè)務(wù)時(shí)，挑戰(zhàn)越來(lái)越明顯。

首先，大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量直線上升，帶來(lái)了直接的存儲(chǔ)成本。如何擁有無(wú)限的存儲(chǔ)容量、最高的性能，還要很便宜?

其次，不同類型的業(yè)務(wù)對(duì)存儲(chǔ)的要求也不一樣。超算中心如何對(duì)不同的業(yè)務(wù)提供合適的存儲(chǔ)類型?

熟悉HPC的人都知道，比較早的超算中心都是圍繞計(jì)算資源構(gòu)建，基本只有 Lustre 并行文件存儲(chǔ)，并且容量有限，難以支撐大數(shù)據(jù)場(chǎng)景。而新一代的超算中心有些已經(jīng)配備了足夠大的容量，可以承接仿真建模類大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但由于超算中心本身提供的服務(wù)比較單一，實(shí)際上也無(wú)法承載 MapReduce 這種純粹的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

其三，在人工智能應(yīng)用爆發(fā)時(shí)代，要求超算中心要有充足的GPU資源，并且還要提供對(duì)應(yīng)的軟件框架，比如 TensorFlow。另外，在業(yè)務(wù)部署上，還希望用云原生的方式來(lái)運(yùn)行，這對(duì)以 Slurm 調(diào)度器為主的超算中心也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

大體來(lái)看，如何讓高性能計(jì)算“好用又便宜”?還有可探索的空間!

QingCloud EHPC為新業(yè)務(wù)場(chǎng)景而生

青云，是一家云計(jì)算企業(yè)，能為人工智能、大數(shù)據(jù)和超算的融合提供基礎(chǔ)設(shè)施。但在支撐應(yīng)用場(chǎng)景落地時(shí)，青云希望盡量能實(shí)現(xiàn)復(fù)用，而最新推出的EHPC，就是為解決傳統(tǒng)超算中心的痛點(diǎn)問(wèn)題而生。

“QingCloud EHPC 是基于青云公有云IaaS、PaaS 層基礎(chǔ)架構(gòu)，為生命科學(xué)、海洋氣象、地理測(cè)繪等基礎(chǔ)科研領(lǐng)域，以及前沿科學(xué)與大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)結(jié)合形成的新興場(chǎng)景，提供從上云計(jì)算到結(jié)果產(chǎn)出的全流程SaaS化計(jì)算服務(wù)。” 青云QingCloud EHPC 產(chǎn)品經(jīng)理 苗慧，具體介紹了EHPC帶來(lái)的差異化優(yōu)勢(shì)。

● 更方便。傳統(tǒng)超算中心體驗(yàn)不好，使用時(shí)需要提交申請(qǐng)，還要經(jīng)過(guò)人工審批，需要自己安裝VPN客戶端登錄節(jié)點(diǎn)。青云云平臺(tái)帶來(lái)的大變化是，把傳統(tǒng)的審批制度變成用戶自服務(wù)的形式，用戶隨時(shí)可以到云平臺(tái)注冊(cè)賬號(hào)，充值購(gòu)買他需要的計(jì)算資源。

● 更安全。超算中心的登錄節(jié)點(diǎn)往往是很多用戶共享的狀態(tài)，為了保證安全，往往不提供 root 權(quán)限，軟件安全過(guò)程非常麻煩。并且，Linux隔一段時(shí)間就會(huì)暴露出一些系統(tǒng)漏洞。如何解決超算中心的不安全問(wèn)題?云平臺(tái)和高性能計(jì)算平臺(tái)的結(jié)合，是好選擇!

青云通過(guò)云計(jì)算技術(shù)確保了應(yīng)用的全面安全。EHPC在安全方面帶來(lái)三個(gè)改進(jìn)：一，在計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)跟存儲(chǔ)方面，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)租戶在物理及邏輯層面的強(qiáng)隔離。二，管理節(jié)點(diǎn)跟計(jì)算節(jié)點(diǎn)分離，租戶可以使用完全獨(dú)享的登錄節(jié)點(diǎn)。第三，除了傳統(tǒng)的VPN接入，青云還能提供零信任客戶端，讓用戶登錄更便捷和安全。

● 更靈活。為了讓超算在使用體驗(yàn)上變得更靈活，青云提供了兩種不同類型的超算集群。一個(gè)是，偏傳統(tǒng)的共享型超算集群。雖然青云的計(jì)算集群是共享的，但提供給用戶的登錄節(jié)點(diǎn)是獨(dú)享狀態(tài)，軟件安裝、執(zhí)行、操作還是在自己的節(jié)點(diǎn)上;另一個(gè)是最新的獨(dú)享EHPC集群。這種集群能給用戶提供一個(gè)root賬號(hào)，用戶使用會(huì)非常方便。用戶不僅能自由地安裝所需要的系統(tǒng)軟件，還能切換超算平臺(tái)的各種軟件，比如和AI相關(guān)的TensorFlow，或者和大數(shù)據(jù)相關(guān)的Hadoop、MapReduce等。同時(shí)，EHPC集群的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)類型，用戶都可以自由搭配。比如：硬件支持是GPU，還是CPU;網(wǎng)絡(luò)支持是以太網(wǎng)，還是IB網(wǎng);存儲(chǔ)選擇上，是對(duì)象存儲(chǔ)、NAS，還是并行文件存儲(chǔ)，都可以靈活選擇。

● 體驗(yàn)更好。為了打造高性能計(jì)算平臺(tái)的一站式體驗(yàn)，青云還集成了不同行業(yè)的軟件庫(kù)。以工業(yè)仿真場(chǎng)景為例。這一功能的大的特點(diǎn)是，其“求解集群”能夠提供彈性算力，可以快速完成求解運(yùn)算。同時(shí)，通過(guò)桌面虛擬應(yīng)用，可以幫助用戶完成圖形的前后處理，讓超算好體驗(yàn)覆蓋到工業(yè)仿真軟件的全部業(yè)務(wù)流程。

● 降低運(yùn)營(yíng)成本。超算業(yè)務(wù)一般都是短期、大規(guī)模部署的方式，比如：1萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)部署，只使用4個(gè)小時(shí)。這種突發(fā)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致計(jì)算資源不夠，而其他用戶想使用計(jì)算資源的時(shí)候，需要長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì);而業(yè)務(wù)少的時(shí)候，大量資源空置，造成了資源浪費(fèi)，帶來(lái)了巨大的成本壓力。而QingCloud EHPC平臺(tái)， 不僅能幫助用戶私有化部署超算云平臺(tái)，還能運(yùn)營(yíng)自己的業(yè)務(wù)。通過(guò)連接全網(wǎng)算力的模式，EHPC可提供外部資源支撐，避免突發(fā)業(yè)務(wù)排隊(duì);而當(dāng)超算中心自己的資源空置時(shí)，也可以對(duì)外出售算力，增加運(yùn)營(yíng)收入。

總體來(lái)看，青云的超算云平臺(tái)，不僅好之地支撐了大數(shù)據(jù)和人工智能融合場(chǎng)景，還成為青云分布式云節(jié)點(diǎn)理念的重要一環(huán)，共建一個(gè)資源共享的算力網(wǎng)絡(luò)，這讓超算能力真正“走下神壇”，走向各行各業(yè)的具體應(yīng)用場(chǎng)景中，這應(yīng)該是超算以及云計(jì)算共同追求的理想境界。

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