Yüksek Performanslı Bilişim (HPC), bilişim gücünü geleneksel bilgisayarlara ve sunuculara göre çok daha yüksek beygir gücü sağlayan bir şekilde birleştirme uygulamasıdır. HPC veya süper bilişim, günlük bilişim gibidir ancak sadece daha güçlüdür. Çok yüksek hızlarda çok yüksek miktarda veriyi, uyumlu bir şekilde birden fazla bilgisayar ve depolama cihazı kullanarak işlemenin bir yoludur. HPC, bilim, mühendislik ve iş alanlarında dünyanın en büyük sorunlarının bazılarını keşfetmeyi ve bunlara cevap bulmayı mümkün kılar.
Günümüzde HPC, karmaşık ve performans ağırlıklı sorunları çözmek için kullanılıyor; organizasyonlar giderek daha fazla HPC iş yükünü buluta taşıyor. Bulutta HPC, daha az prototip gerektirme, testleri hızlandırma ve pazara sunma süresini azaltma sayesinde ürün geliştirme ve araştırma faaliyetlerini geliştirmeye devam etmektedir.
DNA sıralama gibi bazı iş yüklerini tek bir bilgisayarın işlenmesi çok zordur. HPC veya süper bilişim ortamları, kısa bir süre içinde çok miktarda hesaplama yapmak için bir kümede (bağlı grup) birlikte çalışan bireysel düğümler (bilgisayarlar) ile bu büyük ve karmaşık zorlukları ele alır. Maliyetleri düşürmek için bu kümeleri oluşturmak ve kaldırmak genellikle bulutta otomatiktir.
HPC çeşitli iş yükü türleri üzerinde çalıştırılabilir ama en yaygın ikisi düzenli olarak paralel iş yükleri ve sıkı bir şekilde birleştirilen iş yükleri şeklinde çalışır.
Genellikle aralarında çok az veya hiç iletişim olmadan, aynı anda çalıştırılabilen küçük, basit ve bağımsız görevlere ayrılan hesaplama sorunlarıdır. Örneğin, bir şirket bir düğüm kümesindeki bireysel işlemci çekirdeklerine 100 milyon kredi kartı kaydı gönderebilir. Bir kredi kartı kaydının işlenmesi küçük bir görevdir ve kümeye 100 milyon kayıt dağıtıldığında bu küçük görevler şaşırtıcı hızlarda aynı anda (paralel olarak) gerçekleştirilebilir. Yaygın kullanım senaryoları risk simülasyonları, moleküler modelleme, bağlamsal arama ve lojistik simülasyonları içerir.
Genellikle büyük bir paylaşılan iş yükü alır ve bunu sürekli iletişim kuran daha küçük görevlere ayırır. Başka bir deyişle, kümedeki farklı düğümler, işlemeyi gerçekleştirirken birbirleriyle iletişim kurar. Yaygın kullanım senaryoları arasında hesaplama akışkanları dinamikleri, hava tahmini modelleme, malzeme simülasyonları, otomobil çarpışma emülasyonları, jeo-mekansal simülasyonlar ve trafik yönetimi yer alır.
HPC, yıllardır akademik araştırma ve endüstri inovasyonunun önemli bir parçası olmuştur. HPC mühendislerin, veri bilimcilerinin, tasarımcıların ve diğer araştırmacıların büyük, karmaşık sorunları çok daha kısa sürede ve geleneksel bilişimden daha az maliyetle çözmelerine yardımcı olur.
HPC'nin başlıca faydaları şunlardır:
Neredeyse her endüstride Fortune 1000 şirketi HPC kullanıyor ve popülerliği artıyor. Hyperion Research'e göre, global HPC pazarının 2022 yılına kadar 44 milyar dolara ulaşması bekleniyor.
Aşağıda, HPC kullanan endüstrilerden bazıları ve HPC'nin gerçekleştirmelerine yardımcı olduğu iş yükü türleri yer almaktadır:
HPC, şirket içinde, bulutta veya her birini içeren hibrit bir modelde kullanılabilir.
Şirket içi bir HPC dağıtımında, bir işletme veya araştırma kurumu zaman içinde yönettikleri ve yükselttikleri sunucular, depolama çözümleri ve diğer altyapılarla dolu bir HPC kümesi oluşturur. Bulut HPC dağıtımında, bir bulut hizmet sağlayıcısı altyapıyı yönetir ve günceller ve organizasyonlar bunu kullandıkça öde modelinde kullanır.
Bazı organizasyonlar (özellikle şirket içi altyapıya yatırım yapan ancak bulutun hız, esneklik ve maliyet tasarrufundan yararlanmak isteyen) hibrit dağıtımları kullanır. Bazı HPC iş yüklerini sürekli olarak çalıştırmak ve kuyrukta bekletme süresi tüketim noktasında bir sorun haline geldiğinde özel olarak bulut hizmetlerine dönmek için bulutu kullanabilirler.
Şirket içi HPC ortamlarına sahip organizasyonlar, operasyonları üzerinde çok fazla kontrol sahibi olurlar ama aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli zorluklarla uğraşmaları gerekir:
Kısmen şirket içi ortamların maliyetleri ve diğer zorlukları nedeniyle, bulut tabanlı HPC dağıtımları daha popüler hale gelmektedir ve Market Research Future 2017'den 2023'e kadar dünya çapında %21 pazar büyümesi tahmininde bulunmaktadır. İşletmeler HPC iş yüklerini bulutta çalıştırdıklarında, yalnızca kullandıkları kadar öderler ve bu ihtiyaçları değiştikçe hızla artabilir veya azalabilir.
Müşteri kazanmak ve müşterileri elde tutmak için, en iyi bulut sağlayıcıları, HPC iş yükleri için özel olarak tasarlanmış öncü teknolojileri kullanır; bu nedenle, şirket içi ekipman eskidikçe performansın düşmesi tehlikesi yoktur. Bulut sağlayıcıları, en yeni ve en hızlı CPU ve GPU'ların yanı sıra düşük gecikme süreli flash depolama, ışık hızında RDMA ağları ve kurumsal sınıf güvenlik sunar. Hizmetler her gün ve günün tamamında, çok az veya hiç kuyrukta bekletme süresi olmadan kullanılabilir.
Tüm bulut sağlayıcıları eşit şekilde oluşturulmaz. Bazı bulutlar HPC için tasarlanmamıştır ve zorlu iş yüklerinin doruk noktası dönemlerinde en iyi performansı sağlayamaz. Bir bulut sağlayıcısı seçerken göz önünde bulundurulması gereken dört özellik şunlardır:
Genellikle, daha fazla kontrol ve performans sunan yalın donanım bulut hizmetlerini aramak en iyi çözümdür. RDMA küme ağıyla birlikte yalın donanım HPC, şirket içi benzer donanımlarla elde ettiğiniz sonuçlarla aynı sonuçları sağlar.
Birden fazla sektördeki işletme ve kurumlar, uzun yıllar devam etmesi beklenen büyümeyi hızlandıran HPC'ye yöneliyor. Global HPC pazarının 2017 yılında 31 milyar ABD dolarından 2023 yılında 50 milyar ABD dolarına çıkması bekleniyor. Bulut performansı gelişmeye ve daha da güvenilir ve güçlü hale gelmeye devam ettikçe, bu büyümenin çoğunun, işletmelerin veri merkezi altyapısına ve ilgili maliyetlere milyonlarca yatırım yapma ihtiyacını ortadan kaldıran bulut tabanlı HPC dağıtımlarında olması bekleniyor.
Yakın gelecekte, büyük verileri analiz etmek ve simülasyonları ve diğer HPC iş yüklerini çalıştırmak için kullanılan aynı büyük bilgisayar kümesiyle, büyük veri ve HPC'nin birleştiğini görmeyi bekliyoruz. Bu iki eğilim birleştiğinde, sonuç her biri için daha fazla bilişim gücü ve kapasitesi olacak ve bu da daha fazla çığır açan araştırma ve yeniliğe yol açacaktır.
i Earl Joseph, Steve Conway, Bob Sorensen, Alex Norton. Hyperion Research Güncellemesi: ISC19. https://hyperionresearch.com/wp-content/uploads/2019/06/Hyperion-Research-ISC19-Breakfast-Briefing-Presentation-June-2019.pdf
ii https://www.abnewswire.com/pressreleases/cloud-hpc-market-growing-swiftly-at-21-cagr-by-2023-cloud-high-performance-computing-market-forecast-by-component-service-deployment-industry-vertical_211149.html