High Performance Computing (HPC) na AWS

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A Computação de Alta Performance (HPC) permite que cientistas e engenheiros resolvam problemas complexos de ciência, de engenharia e de negócios usando aplicativos que exigem grande largura de banda, redes de baixa latência e recursos de computação muito altos. Normalmente, os cientistas e engenheiros devem esperar em longas filas para acessar clusters compartilhados ou adquirir sistemas de hardware muito caros. Usando instâncias Amazon EC2 Cluster, os clientes podem agilizar suas cargas de trabalho HPC em recursos elastic conforme necessário e economizar, escolhendo modelos de preços acessíveis que atendem às necessidades de utilização. Os clientes podem escolher entre instâncias Compute Cluster ou Cluster GPU dentro de uma rede de alta largura de banda full-bisection para cargas de trabalho tightly-coupled e IO-intensive ou em expandir milhares de núcleos para aplicativos orientados a taxa de transferência.

Hoje, os clientes AWS executam uma variedade de aplicativos HPC nessas instâncias incluindo engenharia auxiliada por computador, modelagem molecular, análise de genoma e modelagem numérica em muitos setores, incluindo biofarmácia, petróleo e gás, serviços financeiros e fabricação. Além disso, pesquisadores acadêmicos estão aproveitando a instâncias Amazon EC2 Cluster para conduzir pesquisas em física, química, biologia, ciência da computação e ciência dos materiais.


Novidades
Nova Instância do Cluster Compute
A instância de Cluster Compute Óctupla Extra Grande fornece desempenho de classe supercomputing com todas as vantagens do Amazon EC2
Estudo de caso em destaque: soluções aerodinâmicas
A U.S. Air Force Research Laboratory e a AeroDynamic Solutions (ADS) usou o Amazon EC2 para conceber uma solução de simulação de design eficaz. Mais Casos de estudo HPC.
Tutorial em destaque: como inicializar um cluster em Spot
Chris Dagdigian, da BioTeam , mostra como iniciar um cluster do zero em 10-15 minutos usando o StarCluster e instâncias Spot do Amazon EC2.


Vantagens

A AWS oferece uma série de benefícios fundamentais que permitem que os clientes executem aplicativos HPC para atender as necessidades de negócio, de projeto e de pesquisa crítica.

  • Custo mais baixo: os clientes podem eliminar o custo e a complexidade da aquisição, configuração e operação de clusters HPC com preços baixos e pagos conforme o uso. Além disso, você pode otimizar os custos, utilizando um dos vários modelos de preços: On Demand, Reservado ou Instâncias Spot.
  • Flexibilidade: você pode adicionar e remover recursos de computação para atender aos requisitos de tamanho e tempo para seus fluxos de trabalho.
  • Execute trabalhos a qualquer hora, em qualquer lugar: você pode iniciar trabalhos de computação usando as APIs simples ou ferramentas de gerenciamento e automatizar os fluxos de trabalho para máxima eficiência e escalabilidade. É possível aumentar a velocidade de inovação, acessando recursos de computação em minutos em vez de perder tempo em filas.


Visão geral da solução

O HPC no Amazon EC2 é habilitado pela família de Cluster de tipos de instância. As instâncias Compute Cluster e Cluster GPU podem ser usadas como qualquer outra instância do Amazon EC2, mas também oferecem os seguintes recursos otimizados para aplicativos HPC:

  • Instâncias de cluster podem ser lançadas dentro de um Grupo de colocação. Todas as instâncias lançadas dentro de um Grupo de posicionamento têm baixa latência e largura de banda completa e bissetriz de 10 Gbps entre as instâncias. Como muitos outros recursos do Amazon EC2, os Grupos de colocação são dinâmicos e pode ser redimensionados se necessário. Você também pode conectar vários Grupos de colocação para criar grandes clusters para processamento massivamente paralelo.
  • As instâncias de Computação de Cluster e GPU de Cluster incluem uma arquitetura de processador específica na definição para permitir que os desenvolvedores ajustem seus aplicativos para aquela arquitetura de processador específica com o objetivo de atingir uma performance ideal.
  • As instâncias de Cluster GPU permitem que os clientes aproveitem ao máximo o desempenho paralelo da NVidia Tesla GPU usando os modelos CUDA e OpenCL para computação GPGPU de programação.

Saiba mais sobre as instâncias de cluster e outros tipos de instâncias na página Tipos de instâncias do Amazon EC2.

Desempenho em escala

Aproveitando as redes avançadas e alta capacidade computacional de instâncias Amazon EC2 Cluster, os clientes podem provisionar clusters que podem dar-lhes desempenho de classe supercomputing sem a necessidade de construir e operar suas próprias instalações HPC. Por exemplo, um cluster de instância 1064 (17024 núcleos) de cc2.8xlarge instâncias alcançou 240,09 TeraFLOPS para o Linpack benchmark de alta performance, colocando o cluster na posição 42 na lista Top500e em Novembro de 2011.

Otimizando o tempo e o custo

Uma das principais vantagens do Amazon EC2 é a capacidade de otimizar recursos sem estar limitado pelo acesso a um cluster de tamanho fixo. Você pode iniciar vários clusters simultaneamente sem a necessidade de enviar trabalhos para uma fila. Você pode escolher entre executar um grande conjunto único ou vários clusters menores simultaneamente para resolver limites de escala de aplicação.

Você também pode otimizar o custo, escolhendo um modelo de preços adequado para seus aplicativos e perfil de utilização. As Instâncias Spot fornecem uma maneira para receber economias significativas de preço por licitação em capacidade não utilizada do Amazon EC2. Os clientes cujas ofertas excederem o preço Spot obtêm acesso às instâncias disponíveis e em execução, enquanto a oferta é superior ao preço Spot. Saiba mais sobre Instâncias Spot para computação científica


Conceitos básicos

  1. Crie um aplicativo

    • Lançar um cluster de HPC 64 core no Amazon EC2: neste vídeo, a AWS Technology Evangelist Matt Wood demonstra como criar um cluster de 8 nós e executar uma simulação de dinâmica molecular usando o NAMD.

    • Inicie o seu aplicativo: o Amazon EC2 facilita a criação e a personalização das Amazon Machine Images (AMIs) com o software que você necessita. Você também pode usar o AWS CloudFormation para construir e compartilhar modelos de pilha completos. Você também pode começar a criar o seu aplicativo ao acessar nossa página na Web de recursos.

  2. Aproveite um vibrante ecossistema HPC

    Para aplicativos de Computação de Alta Performance, você pode desejar considerar o uso de ferramentas de gestão e configuração em cluster e as ferramentas de otimização de aplicativo dos seguintes provedores de solução compatíveis:


    Como alternativa, um número de soluções de código aberto permitem que os clientes provisionem, lancem e gerenciem clusters no Amazon EC2, como os seguintes gestores de recursos comumente utilizados:

    • MIT StarCluster: o StarCluster é um utilitário para criar e gerenciar clusters de computação de propósito geral no Amazon EC2.
    • CloudFlu: a biblioteca CloudFlu visa superar a barreira de entrada de alto desempenho para engenheiros, especificamente para o aplicativo de CFD, OpenFOAM de computação paralela.
  3. Entre em contato com o representante de vendas da AWS

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