如今，“云計(jì)算”已經(jīng)成為IT業(yè)界的熱門(mén)詞匯，無(wú)論是專(zhuān)業(yè)人士還是廠(chǎng)商，都希望數(shù)據(jù)中心能發(fā)生翻天地覆的變化，很多人高性能計(jì)算（HPC）用戶(hù)也在評(píng)估HPC負(fù)載是否適合于部署在云環(huán)境中。導(dǎo)致這種爭(zhēng)論的原因之一是人們不清楚“究竟什么是云計(jì)算？”以及“什么樣的應(yīng)用算得上是HPC應(yīng)用？

HPC應(yīng)用是無(wú)法“一刀切”的，我們很難簡(jiǎn)單地把某類(lèi)應(yīng)用歸為HPC應(yīng)用， 2000年初，計(jì)算機(jī)應(yīng)用從集中控制的大型主機(jī)轉(zhuǎn)向分布式的計(jì)算集群就清楚地說(shuō)明了這一事實(shí)。這種做法不僅將普通的商用硬件帶入了HPC領(lǐng)域，也給客戶(hù)提供了更多的選擇。 HPC用戶(hù)可以按照最低需求來(lái)構(gòu)建HPC，從而節(jié)省投資成本。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些 HPC系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)較少，但每個(gè)處理器配備的內(nèi)存較大，帶寬較窄或節(jié)點(diǎn)之間的延時(shí)較長(zhǎng)；而另一些 HPC系統(tǒng)則可能按照不同的參數(shù)要求來(lái)設(shè)計(jì)，所有這些都是針對(duì)應(yīng)用需求量身定做的。

然而，對(duì)大多數(shù)企業(yè)或IT部門(mén)來(lái)說(shuō)，降低成本的壓力都在與日俱增，因此“按用量付費(fèi)”的云計(jì)算模式也就應(yīng)運(yùn)而生。問(wèn)題的關(guān)鍵是，并非所有的計(jì)算類(lèi)型都適合于云架構(gòu)。

Rackspace、亞馬遜、Savvis以及其他一些 IaaS提供商都采用不同的虛擬化技術(shù)來(lái)管理其底層的硬件資源，遺憾的是每家廠(chǎng)商采用的虛擬化技術(shù)是不同的，而且有時(shí)是保密的，比如AWS EC2。因此，對(duì)HPC應(yīng)用來(lái)說(shuō)，究竟是采用虛擬機(jī)還是物理機(jī)就成為構(gòu)建HPC云之前需要特別討論的一個(gè)問(wèn)題。

高性能計(jì)算（HPC）架構(gòu)師遲遲沒(méi)有采用虛擬化技術(shù)的主要原因有兩個(gè)：其一是人們通常認(rèn)為的虛擬化會(huì)嚴(yán)重影響應(yīng)用程序的性能，虛擬化提升靈活性的優(yōu)點(diǎn)被其降低了應(yīng)用程序吞吐量的缺點(diǎn)所壓倒；其二是傳統(tǒng)的HPC基礎(chǔ)架構(gòu)的利用率已經(jīng)非常高了（通常為80%~95%），因此，通常推動(dòng)企業(yè)采用虛擬化的動(dòng)因（提高硬件利用率、整合服務(wù)器或提高許可證利用率）不足以抵消使用虛擬化資源運(yùn)行工作負(fù)載帶來(lái)的復(fù)雜性和費(fèi)用增加的缺點(diǎn)。

然而在很多情況下，HPC架構(gòu)師又愿意犧牲5%的應(yīng)用程序性能來(lái)獲得虛擬化帶來(lái)的靈活性和彈性。HPC用戶(hù)愿意這樣做的主要原因有以下幾個(gè)：

安全性——虛擬機(jī)可以作為實(shí)例添加到虛擬局域網(wǎng)中，或者從虛擬局域網(wǎng)中刪除。一些HPC環(huán)境要求多組用戶(hù)之間，甚至用戶(hù)本身之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和宿主相互隔離。傳統(tǒng)的虛擬局域網(wǎng)通常與物理服務(wù)器結(jié)合使用，結(jié)果造成了資源孤島，在變化的負(fù)載環(huán)境中，孤島將導(dǎo)致孤島內(nèi)資源利用率低下。虛擬機(jī)和虛擬局域網(wǎng)可以配合使用，把用戶(hù)彼此隔離開(kāi)來(lái)，并將數(shù)據(jù)隔離起來(lái)，有權(quán)訪(fǎng)問(wèn)的用戶(hù)才可以訪(fǎng)問(wèn)。

應(yīng)用程序堆�？刂啤�—很多應(yīng)用程序需要特定的操作系統(tǒng)版本、更新版、代碼庫(kù)和配置等。在混合應(yīng)用環(huán)境下，多個(gè)應(yīng)用共享同一物理硬件，這種情況下，就很難滿(mǎn)足所有應(yīng)用對(duì)特定堆棧的要求。采用虛擬化技術(shù)，這個(gè)難題就迎刃而解了，因?yàn)�，在虛擬化環(huán)境下整個(gè)堆棧可以作為應(yīng)用程序的一部分來(lái)部署。

充分利用高價(jià)值資產(chǎn)——在異構(gòu)的HPC系統(tǒng)中，最新（因而最快）的機(jī)器常常需求量最大。為了滿(mǎn)足這個(gè)需求，一些企業(yè)采用預(yù)留系統(tǒng)以盡量減小用戶(hù)之間的沖突。但遺憾的是，這種預(yù)留系統(tǒng)常常沒(méi)有得到充分的利用。相比之下，使用虛擬機(jī)處理計(jì)算作業(yè)時(shí)，大多數(shù)虛擬機(jī)管理程序內(nèi)部的遷移工具允許機(jī)會(huì)性工作負(fù)載使用高價(jià)值資產(chǎn)，甚至為一個(gè)不同的用戶(hù)打開(kāi)了預(yù)留窗口后也可以使用。如果提出預(yù)留要求的用戶(hù)最終提交工作負(fù)載，要求處理負(fù)載，機(jī)會(huì)性工作負(fù)載隨后可以遷移到價(jià)值較低的資產(chǎn)，以便繼續(xù)處理，而不浪費(fèi)任何處理器周期。

處理執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)的作業(yè)——幾種HPC應(yīng)用程序不提供檢查點(diǎn)重啟功能。然而，虛擬機(jī)技術(shù)可以獲取和檢查虛擬機(jī)的整個(gè)狀態(tài)，以便檢查以前無(wú)法檢查的應(yīng)用程序設(shè)置。如果作業(yè)運(yùn)行時(shí)間足夠長(zhǎng)，對(duì)于整個(gè)解決方案來(lái)說(shuō)有一樣的平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF），那么虛擬機(jī)內(nèi)部的檢查點(diǎn)工具可能非常吸引人。此外，如果服務(wù)器維護(hù)是經(jīng)常進(jìn)行或具有可預(yù)測(cè)性，那么虛擬機(jī)內(nèi)部的檢查點(diǎn)遷移或暫停運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的作業(yè)，可以防止計(jì)算時(shí)間流失，同時(shí)消除執(zhí)行常規(guī)服務(wù)器維護(hù)工作所面臨的任何障礙。

在不久的將來(lái)，云計(jì)算一定會(huì)徹底走入我們的生活，有興趣入行未來(lái)前沿產(chǎn)業(yè)的朋友，可以收藏云計(jì)算，及時(shí)獲取人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的前沿資訊和基礎(chǔ)知識(shí)，讓我們一起攜手，引領(lǐng)人工智能的未來(lái)！

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