中國科學院計算技術研究所高級工程師 賈海鵬
中國信息通信研究院發(fā)布的“2021云計算十大關鍵詞”里也提到，我國的數字經濟也逐步向人工智能、智能芯片、物聯(lián)網、大數據、云計算等“算力依賴型”產業(yè)聚焦。云上算力從計算資源、網絡資源、存儲資源三個維度不斷豐富增強，云端高性能算力的大規(guī)模調度更為便捷、提供的算力形式更加多樣化、運行任務透明、觸達更多的應用。在此形勢下，云端高性能市場逆勢上漲。
高性能計算的靈魂——從“芯“開始的服務器算力提升
當對高性能計算有需求的企業(yè)類型已經不僅限于那些深度學習、科研、金融以及國家超算用戶時，算力投資將成為數據中心領域需求的最新變量。
云計算服務提供商可提供的服務分為存儲和計算兩大類。過去，存儲服務占據很大比例，現(xiàn)在這一狀況將會隨著算力的旺盛需求和各行各業(yè)務類型、應用場景的不斷豐富，向高性能計算服務傾斜。
要想提升數據中心的算力，通常情況下，一是擴充服務器集群數量，二是提升單臺服務器算力，而CPU又是決定服務器算力的關鍵。因此很顯然，“芯片“和”服務器“作為高性能系統(tǒng)的靈魂組成部分，在實現(xiàn)高性能計算中起著決定性的作用。
既然說到服務器的“芯”，就不得不提AMD的EPYC霄龍服務器處理器。
應該說，算力經濟時代終于又給了在數據中心市場沉寂多年的AMD絕地反擊的絕佳機遇。2017年，AMD以“Zen”架構的EPYC霄龍服務器處理器回歸服務器市場，為現(xiàn)代數據中心的高性能X86服務器注入了強大動力，高調重返數據中心高性能計算賽道。時隔兩年，AMD又以“Zen 2”架構的第二代霄龍（代號“羅馬”）首次將7nm先進制程帶入數據中心市場。2021年3月，AMD發(fā)布采用“Zen3”架構的第三代EPYC霄龍服務器處理器，代號“米蘭”。
從第一代到第三代，AMD在微架構、制程工藝、核心數等方面，為業(yè)界帶來了渴望已久的、堪稱及時雨的高性能解決方案，因為它已經突破了x86性能和計算能力的界限。
作為AMD中國區(qū)商用事業(yè)部系統(tǒng)的架構師，石汝磊認為，實現(xiàn)高性能計算的三大關鍵要素：一是線程數要足夠多，二是內存帶寬足夠大，三是3D緩存。
AMD中國區(qū)商用事業(yè)部系統(tǒng)架構師 石汝磊
AMD EPYC處理器在這三方面都有著突破性的創(chuàng)新。它能夠提供超高的核心數量和內存帶寬，包括PCIe 4.0接口。比如一顆芯片里64個核，在一臺標準的服務器已經可以做到128個核心，超線程下可以達到256個，每一顆芯片可以支持8個內存通道，隨之而來的就是一臺服務器可以有16個內存通道。而AMDZen 3架構的處理器均擁有容量高達256MB的三級緩存。
服務器承載的關鍵任務
“如何把如此強大的CPU的能力在服務器上發(fā)揮出來？這不是一個簡單的集成問題?！贝鳡柨萍技瘓F大中華區(qū)服務器產品高級經理秦建豐如此說。
戴爾科技集團大中華區(qū)服務器產品高級經理 秦建豐
為了將AMD打造的前所未有的“芯”速度完全發(fā)揮出來，戴爾科技集團為此進行了全新的服務器架構和主板設計，目的就是要把霄龍?zhí)幚砥鞯母咝阅馨l(fā)揮到極致。比如，利用AMD EPYC處理器提供的供創(chuàng)紀錄的浮點性能，在戴爾易安信PowerEdge系列服務器上實現(xiàn)更強的計算速度和性能，并且提高結構分析性能。由于PowerEdge平臺上使用最新EPYC（霄龍）處理器，支持最新的PCIe Gen4.0，對于高性能計算的GPU/FPGA等關鍵部件，PowerEdge系列服務器可以提供比同類產品更高的內存速度和I/O帶寬，以實現(xiàn)超強的HPC負載。
戴爾易安信PowerEdge系列服務器不僅發(fā)揮了AMD EPYC處理器的全部潛力，更優(yōu)化了在虛擬化、軟件定義存儲、數據分析、高性能計算等工作負載方面的性價比，從而降低企業(yè)客戶總體擁有成本。更重要的它可以與云平臺無縫接入，滿足了企業(yè)在多云方面的需求。Dell服務器的強大管理特性是PowerEdge服務器三大優(yōu)勢之一。
戴爾科技集團的HPC/HPDA基礎架構，則可以提供管理節(jié)點/登錄節(jié)點、計算節(jié)點、管理網絡/IO網絡、存儲、集群管理軟件/任務調度軟件等等。
戴爾科技集團為北京超級云計算中心打造的攜彈性超算云服務平臺，就使用了搭載AMD第二代霄龍?zhí)幚砥鞯姆掌鳌Ｈ綌y手打造出了中國HPC TOP100排名第三，通用算力超過10PFlops，通用CPU算力市場排名第一的超級云計算平臺。
“即服務模式”讓你離高性能云計算更近一步
如文章前面所說，雖然高性能計算的云服務商對外開放了一些商用入口，但是這項服務要想如通用云計算一樣普惠大眾，還受到一些條件的限制和影響。
賈海鵬認為異構重核會成為未來高性能計算的主流，但同時異構也帶來了相應的問題，比如在異構平臺上如何編程，如何優(yōu)化，這對應用是一個巨大挑戰(zhàn)。所以，高性能云計算服務要想普惠大眾，有三方面的問題噬待解決：一、算力使用的標準接口，讓用戶能夠屏蔽掉底層架構的差異，通過計算平臺把不同的任務自動部署到不同的處理器上；二是，算力是否能有更友好的的量化方法，就如同使用電力一樣讓用戶只關心使用量；三是降低算力的成本。
對此，石汝磊也談到，AMD也在積極開拓創(chuàng)新前沿陣地來提升性能并降低對新技術的學習難度。比如采用“chiplet”方法設計CPU解決異構問題，用3D堆疊技術在一顆CPU上不斷疊加核心數量等等。
我們知道，通常服務器必須達到兩路才可以克服資源不平衡的難題，現(xiàn)在，搭載AMD EPYC霄龍?zhí)幚砥鞯拇鳡栆装残臥owerEdge系列服務器單路服務器也可以滿足之前需要選用二路服務器才能完成的多項工作負載需求。PowerEdge服務器采用了PCIe Gen 4.0的，服務器I/O吞吐性能更加強勁，每臺服務器最多可配六個GPU加速器，可支持最具挑戰(zhàn)性的數據密集型工作負載，成為低成本高算力的上佳之選。
我們再以戴爾聯(lián)手AMD為北京超級云計算中心打造的超算云服務平臺為例，來看看如何降低算力的成本問題。
北京超級云計算有限責任公司總經理吳迪認為，對于通用超算市場的用戶來說，整體計算規(guī)模相對較小，更多的是在萬核以下的中小企業(yè)用戶。他們對性價比、整體服務質量，以及使用的靈活度要求較高，這就需要市場化、商業(yè)化的超算服務為其提供高性價比、高質量的云化能力。
北京超級云計算中心的這個超算云服務平臺，就是要滿足中小科研企業(yè)對超算的需求。對戴爾科技集團這樣的服務器提供商來說，如何在保障算力的前提下降低采購成本和管理成本亦是關鍵。
因此，戴爾科技集團為其提供了搭戴AMD EPYC霄龍?zhí)幚砥鳌⒕邆涓叨瓤蓴U展特性的戴爾易安信PowerEdge系列服務器，針對不同的應用需求進行靈活配置。比如，Dell EMC PowerEdge R6525是一種高度可配置的雙插槽1U機架式服務器，可為高密度計算環(huán)境提供卓越的平衡性能和創(chuàng)新功能，非常適合傳統(tǒng)和新興的工作負載和應用程序，如高性能計算（HPC）、高密度CDI和虛擬化等。而Dell EMC PowerEdge R6525則是為計算密集型需求而生，幫助提高數據中心性能，輕松應對各種高性能計算（HPC）工作負載和應用程序，如數字制造、研究、Web技術等。
除此之外，通過Dell EMC OpenManage Enterprise，PowerEdge服務器和系統(tǒng)管理平均可節(jié)省高達85％的時間，并通過自動化消除幾十個步驟。
通過戴爾科技集團的多類型服務器和統(tǒng)一管理軟件這種均衡的性價比配置，讓北京超級云計算中心降低了服務器的固定成本及運維成本，可以為廣大有超算需求的中小企業(yè)用戶持續(xù)提供高性價比的計算資源。
此外，現(xiàn)在戴爾科技集團還提供了服務器、存儲、數據保護和超融合基礎架構的APEX“即服務”模式，也就是說，客戶可選擇自己想要的產品和服務，并僅需為其使用量付費，同時還可以隨需擴大和縮小資源的使用。
如賈海鵬在談到當前高性能計算應用趨勢時所說，當算力可以成為一種可以量化的計算資源時，算力經濟將會登上歷史的舞臺。相信在多方力量的聯(lián)合和共同推動下，高性能計算云服務也會如今天的通用云計算一般觸手可及。
