Cloud HPC : accélérer les découvertes

Exécuter des charges de travail HPC dans le Cloud

Le Cloud Computing HPC a beaucoup évolué en matière de performances et de disponibilité. Les entreprises qui doivent exécuter des charges de travail HPC peuvent tirer parti des services Cloud pour répondre à leurs besoins les plus complexes et les plus exigeants en matière de calcul et de stockage. Le calcul intensif dans le Cloud peut également améliorer les délais d'obtention des résultats, ce qui permet aux chercheurs de consacrer du temps à la recherche, et non à l'attente de la liste des résultats. La plupart des technologies Intel® qui permettent des déploiements HPC sur site sont également disponibles dans le Cloud HPC. Intel travaille en étroite collaboration avec les CSP, utilisant les principaux kits d'outils ainsi que la sécurité et l'accélération matérielles pour optimiser les charges de travail HPC sur l'architecture Intel®.

Considérations de l'architecture HPC dans le Cloud

Dans le Cloud, les clients paient à l'heure et établissent leur budget en fonction des délais d'obtention des résultats. L'architecture joue un rôle important dans les performances permettant de traiter les charges de travail HPC dans les délais souhaités, contribuant ainsi à la rentabilité du client. Intel agit en précurseur en travaillant avec des CSP pour déployer une architecture performante où elle a le plus d'impact sur les instances Cloud HPC. Les framework et technologies clés comprennent les éléments suivants :

• Les processeurs Intel® Xeon® Scalable constituent le moteur des serveurs Cloud HPC. Ils offrent les performances et la capacité de mémoire nécessaires aux charges de travail les plus exigeantes en calcul. La plateforme de processeurs Intel Xeon Scalable prend également en charge plusieurs technologies clés énumérées ci-dessous qui permettent des cas d'utilisation HPC spécifiques, y compris la convergence IA. Les processeurs Intel® Xeon® évolutif de 3ᵉ génération, qui seront bientôt déployés dans les principales offres de Cloud HPC des CSP, proposeront plus de bande passante mémoire¹ et des instructions par cycle plus élevées² par rapport au processeur de la génération précédente. Intel® Speed Select Technology, disponible sur les processeurs Intel Xeon Scalable, permet des configurations multiples dans un serveur afin de répondre aux besoins de diverses charges de travail. Ces améliorations peuvent aider les clients à obtenir de meilleurs coûts par performance et de meilleurs délais d'obtention des résultats.
• Intel® Software Guard Extensions (Intel® SGX), disponible sur certains processeurs Intel Xeon Scalable, est une fonctionnalité très recherchée qui exécute et sécurise les charges de travail HPC dans le Cloud. Alors que de nombreuses technologies de sécurité protègent les données au repos, Intel® SGX assure la protection des données en cours de traitement. Dans les environnements Cloud HPC multilocataires, Intel® SGX assure également la protection des conteneurs et des VM en utilisant des enclaves de mémoire pour isoler les clés de chiffrement et les données en transit.
• Intel® Advanced Vector Extensions 512 (Intel® AVX-512) est un jeu d'instructions de processeur qui améliore les performances des charges de travail en matière de calcul vectoriel. Intel® AVX-512 est particulièrement adapté aux opérations vectorielles/matricielles sur de grands ensembles de données et constitue un avantage concurrentiel pour les processeurs Intel® Xeon® Scalable. Les chercheurs et les scientifiques en données peuvent utiliser Intel® AVX-512 pour augmenter les performances des charges de travail d'IA/DL, le séquençage d'ADN, les simulations, l'analytique financière et la modélisation 3D.
• Intel® Deep Learning Boost (Intel® DL Boost), disponible sur les processeurs Intel® Xeon® Scalable, comprend un nouveau jeu d'instructions VNNI (Vector Neural Network Instructions) qui étend Intel® AVX-512. VNNI peut également permettre de réduire le nombre et la complexité des opérations convolutives requises pour l'inférence IA, et donc de limiter les besoins de puissance et de mémoire pour les systèmes Cloud HPC³. Intel® DL Boost permet d'accélérer les boucles du réseau neuronal convolutif et d'augmenter les opérations d'IA dans les instances Cloud HPC, avec des performances 3,4 fois supérieures.³
• Intel® oneAPI est un modèle de programmation unifié spécialement conçu pour une infrastructure HPC hétérogène. Ce modèle comprend les principales bibliothèques de performances telles qu'Intel® Distribution for Python et Intel® MKL, qui permettent d'optimiser et d'accélérer les charges de travail HPC sur l'architecture Intel. Intel® MPI est une offre différenciée disponible sur de nombreuses plateformes CSP qui permet aux développeurs de déployer facilement des applications complexes sur plusieurs clusters, d'optimiser le code pour des performances élevées et d'utiliser le réglage automatique pour obtenir une faible latence et une bande passante élevée. Les clients et les CSP utilisent ces frameworks afin de tirer le meilleur parti de leurs investissements HPC.
• La spécification de la plateforme HPC Intel® désigne la configuration minimale requise en matière de calcul, de mémoire, de stockage et de matrice, ainsi que les applications compatibles avec l'infrastructure HPC. Grâce à cette spécification, les clients et les entreprises ont la garantie que les offres des fournisseurs de services Cloud HPC répondront à un niveau de qualité élevé pour leurs charges de travail HPC.

Fournisseurs de services Cloud HPC basés sur la technologie Intel

Intel travaille en étroite collaboration avec les principaux fournisseurs de services Cloud HPC, notamment AWS, Google Cloud Platform, Microsoft Azure et Oracle. Chaque CSP fournit ses propres instances Cloud équipées d'une base solide de processeurs Intel® Xeon® Scalable optimisés pour Intel® MPI et disposant de la technologie Intel® DL Boost intégrée. En outre, chacun d'eux possède sa propre plateforme de solutions Intel et tierces afin que les entreprises puissent utiliser rapidement les instances HPC basées sur la technologie Intel.

• Les instances Amazon Web Services basées sur la technologie Intel® utilisent les processeurs Intel® Xeon® Scalable et proposent plusieurs options de configuration pour s'adapter aux exigences HPC en matière de capacité. AWS ParallelCluster est une autre offre de service qui aide les clients à orchestrer plusieurs clusters AWS dans une solution Cloud HPC consolidée. Intel a également obtenu le statut de compétence HPC d'AWS, une désignation qui témoigne du niveau d'expertise élevé d'Intel en matière de solutions Cloud HPC avec AWS.​
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• ​Les types de machines N2 et C2 de Google Cloud Platform utilisent les processeurs Intel® Xeon® Scalable et Intel® AVX-512 pour traiter les charges de travail HPC gourmandes dans le Cloud. Les instances N2 utilisent Intel® DL Boost et offrent des performances d'inférence IA 2,82 fois plus élevées par rapport aux instances N1⁴. À partir de 2021, Google Cloud a annoncé des images de VM HPC préréglées à utiliser sur ses grappes, avec la bibliothèque Intel® MPI comme optimisation principale.
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• Les machines virtuelles Microsoft Azure série HC, équipées de 44 cœurs de processeurs Intel® Xeon® Scalable et des capacités comme Intel® AVX-512 et Intel® MKL. Azure utilise également les FPGA Intel® Arria® 10 pour accélérer la formation des modèles d'IA et de machine learning pour les charges de travail HPC. Microsoft a récemment lancé le centre de collaboration Azure HPC et IA, avec Intel comme principal partenaire, afin de partager les bonnes pratiques en matière de calcul intensif et d'intelligence artificielle.
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• ​Les services Cloud HPC d'Oracle compatibles avec la technologie Intel offrent des performances qui rivalisent avec les solutions sur site et disposent d'un avantage supplémentaire en matière de rentabilité du Cloud et de ressources à la demande. Les processeurs Intel® Xeon® Scalable de 3ᵉ génération dans les instances Oracle de génération X9 entraînent une augmentation des performances de 42 % par rapport aux instances existantes de génération X7.⁵
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Simplifier l'intégration des CSP basés sur la technologie Intel

Alors que les entreprises envisagent d'utiliser des CSP compatibles avec la technologie Intel, le choix idéal des offres de Cloud HPC peut s'avérer complexe et difficile. Heureusement, il existe des partenaires d'intégration de services Cloud tiers qui peuvent aider les entreprises à choisir les offres qui leur conviennent et à faciliter leur intégration. Ces partenaires sont généralement de petites entreprises qui aident à configurer les charges de travail, à activer des fonctionnalités non standard, à offrir des informations uniques via des tableaux de bord d'interface utilisateur riches ou même à découvrir des moyens de reproduire le traitement des charges de travail d'une manière conforme aux modèles d'utilisation sur site. Parmi les principaux exemples de ces types de partenaires technologiques figurent Rescale, RONIN, Six Nines et OnScale. Le calcul intensif dans le Cloud propose un choix immense et une grande variété d'offres de service. Cependant, ce choix peut être à double tranchant et accroître la difficulté au moment de sélectionner la solution adéquate. Les partenaires apportent leur aide en offrant des conseils, une expertise et une spécialisation.

Études de cas sur le Cloud HPC

Ces cas d'utilisation montrent comment les charges de travail HPC dans le Cloud fournissent les ressources de calcul nécessaires ainsi que la flexibilité et l'agilité du Cloud permettant de répondre aux questions et de résoudre les problèmes importants :

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• L'université de Victoria construit une infrastructure Cloud de nouvelle génération ›
• MicroSeismic déploie la visualisation 3D dans le Cloud AWS ›
• ClimaCell fournit des prévisions météorologiques innovantes ›
• Ansys utilise les machines virtuelles Azure pour effectuer une simulation complète des circuits intégrés de radiofréquence ›
• Découvrez comment déployer le GATK (Genome Analysis Toolkit) sur une infrastructure Cloud dotée de la technologie Intel ›

Ouvrir la voie au Cloud HPC

De nombreux décideurs informatiques sont conscients du rôle que joue Intel en fournissant une expertise pour la conception d'une architecture HPC sur site. Cependant, Intel peut remplir le même rôle de conseiller de confiance pour le calcul intensif dans le Cloud. Toute entreprise en quête d'un point d'entrée peut se rapprocher d'Intel et bénéficier d'un écosystème mondial de CSP et de partenaires technologiques.