SSD 如何增強高性能計算

HPC 需要嚴格的數據存儲性能和效率。群聯電子如何提供幫助

作者安迪·希金波坦姆 | 2023 年 1 月 30 日 | 全部, 企業

即使對於最複雜的企業工作負載，固態硬盤 (SSD) 也正成為越來越受歡迎的選擇。它們容量的增加、速度和效率的提高、耐用性的增強以及功耗的降低正在推動組織在讀取密集型和寫入密集型環境（包括高性能計算 (HPC)）中使用 SSD。

什麼是高性能計算 (HPC)？

簡而言之，HPC 可以幫助組織快速解決真正困難的問題。這是以極快的速度處理數據並進行超複雜計算的行為。雖然商用計算機每秒可以進行數十億次計算，但 HPC 系統的輸出量為每秒千萬億次（即百萬億）。

HPC 技術對當今的企業非常有價值，因為它使企業能夠處理大量數據並運行大量計算，例如人工智能 (AI) 算法和機器學習數據集所需的數據量和計算。 HPC 曾經是專用且昂貴的超級計算機的唯一領域，現在企業可以以低得多的價格利用現有的商品硬件（包括 GPU、CPU 和存儲）來利用 HPC。

人工智能和基於機器學習的解決方案的興起是高性能計算市場增長的強大推動力。一行業調查報導稱，2021年全球HPC收入達到349億美元。專家預計到2028年該市場將達到503億美元。另一家研究公司預計到 2030 年 HPC 市場規模將達到 646 億美元。

憑藉如此快速地處理大量數據的能力，組織可以做出令人興奮的科學和技術發現，並開發創新和突破性的解決方案來解決世界上最嚴峻的挑戰。

由於它可以通過使用標準商業硬件來實現，HPC 有可能改變許多行業的遊戲規則。 HPC 在很多方面都可以成為發現和創造力的關鍵工具：

- - 科學研究 – 探索宇宙，識別天氣模式，開發可再生能源
  - 金融服務 – 自動化股票交易、檢測欺詐、監控市場趨勢、分析風險
  - 媒體和娛樂 – 為電影創造令人驚嘆的視覺效果，為世界各地的活動提供直播
  - 醫療保健/生命科學 – 研究新藥，實現更準確的診斷，監測人群以了解新出現的疾病和其他模式
  - 電子設計自動化 (EDA) – 設計和優化計算機芯片，運行電路模擬
  - 政府和國防——檢測欺詐、處理數據並識別情報機構的模式、模擬氣候變化
  - 油和氣 – 處理地震數據，運行地理空間分析，識別新的石油來源，提高現有油井的效率
  - 零售 – 優化物流和供應鏈運營，分析客戶評論和情緒，提高庫存管理效率

HPC 的另一個有益特性是其近乎無限的可擴展性，這都要歸功於 HPC 的工作原理。

高性能計算的工作原理

HPC 系統可以在短時間內處理如此多的數據，因為該系統由一系列聯網的計算服務器組成。 HPC 在具有單個共享數據池的分佈式結構中運行。每台機器都是一個節點，節點的集合（數量可以從兩個節點到數十萬個）組成一個 HPC 集群。節點採用並行配置，這意味著任何節點都可以隨時訪問任何數據。這些節點協同工作（也稱為並行處理）以非常快速地處理數據和執行計算。

每個 HPC 解決方案都由計算機、網絡和存儲組件組成。計算服務器節點通過網絡連接到存儲系統輸出的數據存儲。所有三個組件必須無縫協作並與其他組件保持同步。例如，為了獲得最佳性能，存儲系統必須以數據處理的速度從計算服務器傳輸和接收數據。網絡必須支持計算和存儲之間的快速傳輸。

NAND 閃存和 SSD 支持 HPC

由於 HPC 系統需要極高的處理能力，因此它們還需要最高性能的存儲解決方案。 NAND 閃存 SSD 存儲是 HPC 系統的明智選擇，因為 SSD 提供極低的延遲以及高吞吐量和效率。 HPC 系統的電源要求也促使組織選擇 SSD，因為與 HDD 相比，SSD 的功耗較低。每個節點使用更少的電量意味著大規模集群中可以顯著節省能源。

HPC 系統需要能夠支持性能敏感型應用程序和 I/O 密集型計算需求的數據存儲。用於存儲的 SSD 還應提供冗餘功能和斷電保護 (PLP)，以及 NVMe SSD 提供的優化 I/O 仲裁、訪問優先級和並行隊列。這些驅動器還足夠靈活，能夠以始終如一的低延遲處理小型和大型 I/O 請求。