سرور پردازش سریع ابری یا cloud hpc چیست؟ چه کاربرد و انواع و مزایایی دارد؟

از سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud می‌توان به عنوان یکی از شگفتی‌های قرن بیست و یکم نام برد. به واسطه این فناوری می‌توان میلیون‌ها سرور را در اقصی نقاط دنیا به یکدیگر متصل کرد تا به طور هماهنگ و متحد با یکدیگر عمل کنند. می‌توان ادعا کرد که پیشرفت‌های چشم‌گیر این روزها در دنیای شبیه‌سازی‌ها، پیش‌بینی‌ها، هوش مصنوعی و… به دلیل وجود HPC Cloud است. در این مقاله به طور کامل و با لحنی ساده با تمام جوانب سرور محاسبات سنگین ابری HPC آشنا خواهیم شد. با ابر فردوسی همراه باشید:

فهرست مطالب

• سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud چیست؟
• ویژگی سرور پردازش سریع ابری در مقایسه با IT سنتی و HPC
• اجزای سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud
• مزایا سرور پردازش سریع ابری چیست؟
• چه زمانی از سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud استفاده کنیم؟
• کاربرد سرور پردازش سریع ابری
• آموزش کار با سرور پردازش سریع ابری
• آشنایی با سرور پردازش سریع ابری ابر فردوسی

سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud چیست؟

می‌توان گفت که فناوری High Performance Computing به معنای انجام بیشترین حجم محاسبات، در کمترین زمان ممکن است. به همین دلیل است که به آن پردازش سریع، محاسبات سنگین، محاسبات با کارایی بالا یا به‌طور خلاصه HPC نیز می‌گویند.

این فناوری بر اساس مفهوم پردازش موازی شکل گرفته است که در آن چندین پردازنده یا سرور قدرتمند به طور همزمان بر روی یک مسئله کار می‌کنند. از طریق فناوری HPC، سرعت یک پردازش هزاران برابر بیشتر از پردازش با یک سیستم معمولی است. زیرا قادر به دریافت و تجزیه و تحلیل داده‌های بیشماری در آن واحد است.

پردازش سریع ابری زاییده رایانش ابری است. بنابراین ویژگی‌های آن را نیز دارد. پس نه تنها با کمک آن سرعت پردازش‌ها به طور نجومی زیاد می‌شود بلکه هزاران نفر می‌توانند، به طور همزمان بر روی آن پردازش کنند، و به محاسبات یکدیگر آسیبی نرسانند.

یعنی با کمک Cloud HPC اگر به‌طور همزمان یک محقق بر روی توالی ژنوم انسان، یک مخترع بر روی شبیه‌سازی یک خودرو، یک هواشناس بر روی پیش‌بینی آب و هوای فردا و یک اقتصاددان برروی اوضاع فلان ارز دیجیتال کار کنند، اختلالی در روند کاری یک دیگر ایجاد نمی‌کنند. این به دلیل وجود فناوری مجازی سازی است که جلوتر در مورد آن بحث خواهیم کرد.

به طور کلی HPC مهارت بالایی در حل مسائل پیچیده محاسباتی با بالاترین سرعت و کیفیت دارد. بنابراین می‌توان از آن به عنوان یک نیروی محرکه قوی در پشت صحنه پیشرفت‌های علمی، تکنولوژیکی، هوش مصنوعی و نوآوری‌های گسترده در طیف وسیعی از صنایع دانست.

ویژگی سرور پردازش سریع ابری در مقایسه با IT سنتی و HPC

در این بخش از مقاله به بررسی ویژگی سرور پردازش سریع ابری در مقایسه با IT سنتی و HPC خواهیم پرداخت. منظور از سرور پردازش سریع ابری همان HPC Cloud است.

• اول از IT سنتی شروع می‌کنیم. این سیستم پردازشی، محاسبات را به شیوه محاسبات سریال یا Serial computing حل می‌نماید. یعنی بارهای کاری را به دنباله‌ای از وظایف تقسیم می‌کند و هر یک را پس از دیگری در همان پردازنده انجام می‌دهد. این به معنای ساعت‌ها، روزها و حتی ماه‌ها زمان از دست رفته است. همچنین در صورت نیاز کاربر به منابع بیشتر، مقیاس‌پذیر نیست.

• پس از آن از سال 1980میلادی، HPC به‌طور رسمی معرفی شد که شامل تعدادی پردازنده‌ بود که به طور متحد با یکدیگر کار می‌کردند. به HPC یک خوشه یا کلاستر نیز می‌گویند که مجموعه به هم پیوسته‌ای از سرور یا گره‌ (Node) است. با HPC بارهای کاری به قطعات کوچک تقسیم و با پردازش موازی و سریعا حل می‌شوند. اما معمولا مختص به یک ارگان است و همگانی نمی‌باشد.

• و اما Cloud HPC . این فناوری نیز همانند HPC شامل تعداد زیادی پردازنده است که به‌طور هماهنگ باهم کار می‌کنند. اما اینجا خبری از تقسیم کار و خوشه‌بندی سرورها نیست و بارهای کاری بر اساس تجمیع قدرت چندین سرور محاسباتی متحد باهم حل می‌شوند. با ابر خبری از انحصار HPC برای یک عده محدود نیست و همگان می‌توانند از آن استفاده کنند. Cloud HPC بدون نیاز به پاسپورت و تنها با یک کلیک، به تمام نقاط جهان سفر می‌کند. هدف از این سفر، رساندن منابع کامپیوتری قدرتمند به تمام مردم دنیا، به صورت عادلانه و ارزان است. با کمک آن، چه در دل کویر باشید و یا در کنار دریا، یک اتاق سرور مجهز و قدرتمند را در کنار خود دارید.

اجزای سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud

پس IT سنتی و HPC هر دو دارای محدودیت‌هایی بودند که تنها با Cloud HPC برطرف می‌شود. Cloud HPC دارای سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای پیشرفته و متحد بی‌شماری است که منابع آن از طریق اینترنت در اختیار عموم مردم جامعه قرار می‌گیرد. پس یکی از اجزای اصلی آن اینترنت است.

سخت افزارهای پردازش سریع ابری معمولاً شامل پردازنده‌های چند هسته‌ای ، حافظه رم پرسرعت و شبکه‌های فایبر نوری است. از نرم افزارهای پردازش سریع ابری نیز می‌توان به نرم‌افزار مجازی سازی اشاره کرد، که از آن برای تقسیم منابع میان کاربران استفاده می‌شود تا تاثیری بر عملکرد یکدیگر نگذارند.

مزایا سرور پردازش سریع ابری چیست؟

استفاده از پردازش سریع ابری مزیت‌های بی‌شماری را برای فعالان عرصه‌های مختلف به دنبال دارد. بسیاری از ویژگی های پردازش سریع ابری با سایر سرویس‌های ابری مشابه است. برای آشنایی بیشتر با این ویژگی‌ها با ابر فردوسی همراه باشید:

عدم نیاز به خرید سخت‌افزار گران:

با پردازش سریع ابری، دیگر نیازی به پرداخت هزینه‌ اولیه برای خرید، نصب و نگهداری از سخت‌افزار قدرتمند نیست. زیرا با یک سیستم معمولی نیز می‌توان از کار با قوی‌ترین سرورها لذت برد. پس با خیال راحت به شرکت ارائه دهنده خدمات ابری مورد اعتماد خود، هر سیستمی را با هر میزان از CPU، GPU، RAM و… سفارش دهید.

پیش‌بینی و کاهش تست فیزیکی:

از HPC Cloud می‌توان برای شبیه‌سازی ایده‌ها، بدون نیاز به تست فیزیکی استفاده کرد. این از نظر مالی بسیار به صرفه است. فرض کنید که یک طراح خودرو به‌جای یک تصادف واقعی، با یک تصادف شبیه‌سازی شده در کامپیوتر، میزان خسارات احتمالی را بسنجد. این تست بسیار دقیق است. زیرا تمام جوانب، از جمله آب و هوا را می‌سنجد.

پرداخت به میزان مصرف:

کاربران فقط به همان میزانی پول می‌پردازند که از منابع سرور پردازش سریع ابری استفاده می‌کنند. نام این شیوه از پرداخت، پرداخت به میزان مصرف یا Pay As You Go است. Pay As You Go بسیار به صرفه است. فقط توجه داشته باشید که همه شرکت‌های ارائه دهنده خدمات ابری بر خلاف ادعا، مجهز به این شیوه از پرداخت نمی‌باشند.

امنیت و اطمینان خاطر:

در HPC Cloud چندین سرور متحد وجود دارند که در صورت نقص در هر یک، سرور دیگری آن را پوشش می‌دهد تا بار کاری افت نکند و کاربر متوجه تغییری نشود. از طرفی وجود رمزگذاری‌ها، فایروال‌ها، بک‌آپ‌گیری‌ها و به‌روزرسانی های امنیتی منظم سرورها را از خطر حملات سایبری و بدافزارها محافظت می‌کنند.

استفاده از فناوری مجازی سازی:

مجازی سازی همان چیزی است که باعث ایجاد چند سیستم مجازی ایزوله در سرورهای ابری می‌شود. یعنی باعث می‌شود که هر کاربر سیستم عامل و منابع مختص به خودش را داشته باشد و فعالیت‌های آن بر دیگری تاثیری نگذارد. این فناوری برای محفاظت از محیط زیست نیز، به دلیل تعداد سرور کمتر خانگی بسیار مفید است.

افزایش سرعت محاسبات:

همانگونه که در بخش قبل گفته شد، با کمک HPC Cloud می‌توان داده‌ها و وظایف را با سرعت بالاتری نسبت به یک کامپیوتر واحد پردازش کرد. به عنوان مثال بارهای کاری سنگینی که انجام آن‌ها با IT سنتی هفته‌ها یا ماه‌ها طول می‌کشد، در HPC طی چند ساعت به اتمام می‌رسد.

قابلیت مقیاس پذیری:

مهم‌ترین ویژگی سرور پردازش سریع ابری را می‌توان همین مقیاس پذیری دانست که به واسطه آن کاربران می‌توانند میزان منابع پردازشی خود را کم و یا زیاد کنند. این بر خلاف شیوه سنتی است که کاربر برای افزایش منابعش، مجبور به خرید سخت‌افزارهای گران قیمت بود. این ویژگی برای کمپین‌های تبلیغاتی و یا کاهش و افزایش ناگهانی سفارشات بسیار مفید است.

دسترسی از هرجا و با هر وسیله‌ای:

تیتر این بخش کاملا گویاست. با فناوری ابری می‌توان از هر منطقه و با هر وسیله‌ای از طریق اینترنت به ماشین مجازی خود متصل شویم. نکته حائز اهمیت این است که آخرین بروزرسانی‌های کاربر در ماشین مجازی وی موجود و قابل مشاهده است. این ویژگی منافع مالی و زمانی بسیاری به دنبال دارد.

چه زمانی از سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud استفاده کنیم؟

معمولا افراد زمانی به سراغ سرور پردازش سریع ابری یا HPC Cloud می‌روند که سخت‌افزار شخصی‌شان پاسخ‌گوی نیاز پردازشی سنگین و پرحجم آن‌ها نباشد.

مثلا دانشجویی را تصور کنید که برای یک پروژه شبیه‌سازی خود نیاز به یک سیستم قدرتمند دارد. از طرفی PC و یا لپ تاپ شخصی وی، پاسخگوی نیاز سخت‌افزاری آن نیست. دوران دانشجویی و بی‌پولی‌های آن هم که معروف است. پس خرید یک سخت افزار قدرتمند دور از انتظار می‌باشد. بنابراین چاره‌ای بجز اجاره سرور پردازش سریع ابری نیست.

این اجاره مانع از خرید یک سخت افزار پیشرفته، توسط این دانشجو می‌شود. آن هم در شرایطی که سخت‌افزارها بسیار گرانند و شاید او هیچ وقت دیگر نیازی به استفاده از آن حجم بالا از منابع را نداشته باشد و عملا مقدار زیادی از منابع آن سخت افزار زیر بار نروند و بیهوده پول وی هدر برود. بنابراین اجاره سرور پردازش سریع یک امر به‌صرفه و اقتصادی است.

کاربرد سرور پردازش سریع ابری

این روزها استفاده از سرور پردازش سریع ابری یا Cloud HPC همه‌گیر شده است. این حوزه با سایر حوزه‌های مهم از قبیل گرافیک ابری و هوش مصنوعی ادغام شده است و گاهی ایجاد حد و مرز میان آن‌ها سخت می‌شود. در ادامه به چند نمونه کاربرد سرور پردازش سریع ابری می‌پردازیم:

حوزه مهندسی:

مهندسان شاخه‌های مختلف از جمله هوافضا، از پردازش سریع برای طراحی‌ها و انجام محاسبات پیچیده مانند شبیه‌سازی‌های علمی، مدل‌سازی سه‌بعدی و پردازش تصاویر و ویدئوها استفاده می‌کنند.

پیش‌بینی آب و هوا:

کاربرد پردازش سریع ابری در انواع پیش‌بینی‌ها، از جمله پیش‌بینی آب و هوا بسیار حائز اهمیت است. این سیستم پردازشی داده‌های زیادی را در آن واحد می‌پذیرد و آن‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کند.

حوزه پزشکی:

اولین بار که محققان تلاش کردند تا توالی ژنوم انسان را به دست بیاورند، بیش از ده سال به طول انجامید. امروزه اما کمتر از یک روز زمان می‌برد و این را مدیون HPC هستند. بنابراین طراحی دارو، تشخیص بیماری‌ها، شبیه سازی عملکرد اندام‌ها و مطالعه مولکول‌ها بسیار آسان‌تر شده است.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: 

از پردازش سریع برای آموزش مدل های یادگیری ماشین، تجزیه و تحلیل داده های بزرگ و انجام محاسبات پیچیده مورد نیاز در زمینه هوش مصنوعی نیز استفاده می‌شود.

اقتصاد و حوزه مالی:

پردازش سریع در حوزه اقتصاد نیز جایگاه خود را پیدا کرده است و از آن در مدل سازی بازارهای مالی، هوشمند سازی مسیرها، خودکارسازی معاملات، تحلیل ریسک، تشخیص تقلب، پیش بینی رفتار قیمت‌ها و… استفاده می‌شود.

آموزش کار با سرور پردازش سریع ابری

برای شروع یک شرکت ارائه دهنده خدمات ابری معتبر را پیدا کنید. به عنوان مثال می‌توان به شرکت خدمات ابری ابر فردوسی اشاره کرد. سپس مشخصات لازم را وارد و حساب کاربری خود را ایجاد نمایید. پس از طی مراحل اولیه زمان انتخاب نوع سرویس است. از بخش سرور محاسبات سنگین مسیر زیر را بروید:

• ۱. وارد حساب کاربری خود شوید.
• ۲. سیستم عامل مورد نظر خود را انتخاب کنید.
• ۳. میزان منابع مورد نیاز خود را از قبیل مقدار حافظه، تعداد هسته و… انتخاب نمایید.
• 4. در صورت نیاز به نرم‌افزار، از بانک نرم افزارهای ابر فردوسی استفاده کنید.
• 5. سپس از طریق یک برنامه دسترسی از راه دور، مانند PuTTY، کنسول یا Remote Desktop Connection، به سرور خود متصل شوید.

آشنایی با سرور پردازش سریع ابری ابر فردوسی

محاسبات سنگین یا HPC شرکت ابر فردوسی یک راه سریع، اقتصادی و مطمئن برای پیشبرد انواع شبیه‌ سازی‌ها، مدل‌سازی‌ها، پیش‌بینی‌ها و سایر کاربردهای مهم HPC است. این شرکت تخفیف‌های همیشگی و به‌صرفه‌ای را به دانشجویان، اساتید، شرکت‌ها و افراد عادی جامعه ارائه می‌دهد.

یکی از افتخارات شرکت ابر فردوسی، حضور فعال و پرشور در گرنت لبزنت و گرنت ستاد توسعه اقتصاد دانش بنیان دیجیتال است. با فعال‌سازی حساب خود در این دو ستاد دولتی و دانشگاهی، می‌توانید میزان تخفیفات خود را دو چندان کنید.