高效能運算 (HPC) 可讓科學家和工程師解決複雜、運算密集和資料密集的問題。HPC 應用程式通常需要高速網路效能、快速儲存、大量記憶體、超強運算能力,也可能需要以上所有特點。AWS 透過在雲端執行高效能運算,並能擴展到超過大部分現場部署 HPC 環境實際可行的大量平行 HPC 任務,讓您加快研究速度,又能縮短得出結果的時間。AWS 透過隨需提供 CPU、GPU 和 FPGA 伺服器,並針對特定應用程式進行優化,而且無須投資大量資本,以協助降低成本。您有權存取全等分的高頻寬網路用於緊密結合的 IO 密集型和儲存密集型工作負載,這讓您能夠在數千個核心之間橫向擴展以更快速取得結果。

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這個短片說明在 Amazon Web Services 上執行高效能運算叢集工作的優勢。影片涵蓋了執行雲端基礎設施的基本優勢,以及在 AWS 雲端中執行的一些獨特優勢。您將了解如何立即存取數千個 Intel Xeon 處理器和增強型聯網,以及了解協助您輕鬆建立 HPC 叢集的工具,全部都是按用量付費的定價模式,無須任何前期費用。

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AWS HPC Video
2:30


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試試示範架構 cfncluster,了解如何在 AWS 中執行 HPC 叢集

HPC 工作負載是透過各式各樣的可用執行個體類型在 AWS 上啟用,包含運算優化 (C 系列)、一般用途 (M 系列) 以及記憶體優化 (R 和 X 系列) 執行個體,還有 GPU (P 系列) 與 FPGA (F 系列) 執行個體。這些執行個體類型的使用方式和其他 EC2 執行個體相同,但還經過特殊的設計,以提供與現代高效能 CPU 架構緊密結合的高效能聯網。您可以使用這些執行個體類型隨需擴展到數百、數千或數萬個 CPU、GPU 或 FPGA 核心。

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C4 執行個體是最新一代的 Amazon EC2 運算優化執行個體。C4 執行個體是專為運算密集型的工作負載所設計,例如高流量前端機群、MMO 遊戲、媒體處理、轉碼及高效能運算 (HPC) 應用程式。

C4 執行個體有五種大小,最多提供 36 個 vCPU (18 個實體且為專用的 Intel Xeon V3 Haswell 核心)。C4 執行個體會以 2.9 GHz 的基礎頻率執行,透過 Intel ® Turbo Boost 技術最高可提供 3.5 GHz 的時脈速度。C4 執行個體可存取包含 Intel AVX2 指令集在內的進階處理器功能,以及控制 P 狀態和 C 狀態。每種 C4 執行個體類型預設都已針對 EBS 優化,且無須額外的費用。此功能可提供 500 Mbps 到 4,000 Mbps 的 EBS 專用輸送量,遠超過提供給執行個體的一般用途 10 Gbps 網路輸送量。

C5 執行個體提供六種大小且以 Intel Xeon V5 Skylake™ 核心為基礎。C5 執行個體可存取進階處理器功能,包含 Intel® Advanced Vector Extensions 512 (Intel® AVX-512) 指令集。每個 C5 執行個體類型都支援增強型聯網和彈性網路界面卡 (ENA)。C5 是 EBS 優化執行個體,包含高達 12 Gbps 的專用 EBS 輸送量。

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閱讀 Jeff 的部落格了解新 C4 執行個體類型的資訊 »

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進一步了解 EC2 叢集運算執行個體類型

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了解有關 P2 執行個體的詳細資訊

 

M4 執行個體在運算、記憶體和聯網資源各方面取得平衡,是包含 HPC 在內的許多不同類型應用程式的好選擇。M4 執行個體有六種大小,最大可達 16xlarge。

m4.16xlarge 是最新的 M4 執行個體,提供 64 個 vCPU (32 個實體且為專用的 Intel Xeon V4 Broadwell CPU 核心)、256 GiB RAM,以及透過使用 AWS 彈性網路界面卡和增強型聯網高達 20 Gbps 的網路效能。M4.16xlarge 非常適合需要高於 C4/C5 的記憶體核心比例、且可受益於在相同伺服器上有大量 CPU 核心的應用程式。

R4 是最新的 R 系列執行個體,提供 64 個 vCPU (32 個實體且為專用的 Intel Xeon V4 Broadwell CPU 核心)、高達 488 GiB RAM,以及透過使用 AWS 彈性網路界面卡和增強型聯網高達 20 Gbps 的網路效能。R 非常適合需要比 C4/C5 或 M4 更高的記憶體核心比例的應用程式。

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進一步了解 EC2 叢集運算執行個體類型

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了解有關 P2 執行個體的詳細資訊

 

P2 執行個體非常適合用於機器學習、工程模擬、計算金融、地震分析、分子模擬、基因體、轉譯、高效能資料庫,以及其他 GPU 運算工作負載。

P2 執行個體提供 16 個 NVIDIA K80 GPU,合計有 192 Gigabytes (GB) 的視訊記憶體、40,000 個平行處理核心、70 Teraflop 的單精度浮點效能、超過 23 Teraflop 的雙精度浮點效能,以及用在 GPU 之間提供更高頻寬和更低延遲之端對端通訊的 GPUDirect 技術。P2 執行個體也具備最高可達 732 GB 的主機記憶體,最多 64 個使用自訂 Intel Xeon E5-2686 v4 (Broadwell) 處理器的 vCPU、用於 I/O 操作的專用網路容量,以及透過 Amazon EC2 Elastic Network Adaptor 的增強聯網功能。P2 執行個體讓客戶可以使用 CUDA 平行運算平台或 OpenCL 架構來建置和部署運算密集型應用程式,而無須前期的資本投入。

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G2 執行個體非常適合用於高效能圖形應用程式,包含 3D 模型建立與模擬、醫學與地理空間影像處理以及影片內容交付。

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了解有關 GPU 執行個體類型的詳細資訊

叢集執行個體可在置放群組內啟動。在置放群組內啟動的所有執行個體都有低延遲、執行個體間全等分 10 Gbps 頻寬。和許多其他 Amazon EC2 資源一樣,置放群組為動態,且可隨需彈性地擴展。您還可以連接多個置放群組以建立超大型高效能運算叢集,用於大量平行處理。

請參閱 EC2 User Guide 的置放群組部分 »

CPUs

了解有關置放群組的詳細資訊

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進一步了解增強型聯網

AWS 目前使用適用於 C3 和 I2 執行個體類型的 SR-IOV (單一根 I/O 虛擬化) 支援增強型聯網功能。SR-IOV 是一種裝置虛擬化方法,與傳統實作相比,它不僅能提高 I/O 效能,同時還能降低 CPU 利用率。對於受支援的 Amazon EC2 執行個體,此功能可提高每秒資料包數 (PPS) 效能、縮短執行個體間的延遲,並大幅降低網路抖動。

請參閱 EC2 User Guide 的增強型聯網部分 »

即時分析

進一步了解 AppStream 2.0

Amazon AppStream 2.0 是全受管應用程式串流服務,可從 AWS 雲端串流 HPC 應用程式。各種 GPU 加速執行個體類型可讓您以經濟實惠的方式串流圖形密集型應用程式,無須重寫程式碼,也不需使用現場部署工作站。AppStream 2.0 圖形執行個體支援 DirectX、OpenGL、OpenCL 和 CUDA。從 AWS 雲端串流應用程式可提升安全性和資源可擴展性、集中管理應用程式,以及簡化應用程式組態。

進一步了解 AppStream 2.0 >>

資料具有引力;隨著資料集的增大,更易於使運算離資料更近,以減少延遲和增加輸送量。透過 AWS 大數據儲存和資料庫服務,例如 Amazon S3、Amazon Redshift、Amazon DynamoDB 和 Amazon RDS,您將可以輕鬆託管高效能運算叢集所需的資料。此外,您可以利用 Amazon Elastic Block Store (EBS) 建立大規模的平行檔案系統,以符合 HPC 工作負載的高容量、效能和輸送量需求。

了解有關 AWS 大數據服務的詳細資訊 »

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AWS 上的 OrangeFS 平行檔案系統

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從 BioTeam 了解如何在競價中啟動叢集的資訊

您可以將競價型執行個體用於 HPC 工作負載以節省時間和金錢。競價型執行個體是一個定價模式,可讓您以所選擇的任何價格對未使用的 Amazon EC2 容量進行競價。當您的出價超過競價型價格時,可獲得使用可用競價型執行個體的權限,只要出價超過競價型價格,就可以執行該執行個體。根據歷史記錄,競價型價格比隨需價格低 50% 到 93%。 

了解有關競價型執行個體的詳細資訊 »

了解如何使用競價型執行個體優化科學運算成本 » 

AWS Marketplace 是一個線上商店,開發人員和 IT 專業人員可以在這裡輕鬆地探索和使用在 AWS 雲端中執行的軟體。只要直接在 AWS Marketplace 按幾下滑鼠,您就可以找到一組可在叢集中執行的高效能運算軟體,例如 Univa Grid Engine 資源管理系統或 Intel Lustre HPC 檔案系統。

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