[الحوسبة الفائقة 2019]. التخزين السحابي المتعدد كمجال تطبيق لمحركات Kingston DC1000M الجديدة

تخيل أنك تطلق مشروعًا طبيًا مبتكرًا - اختيار فردي للأدوية بناءً على تحليل الجينوم البشري. كل مريض لديه 3 مليارات زوج من الجينات، وسيستغرق حساب الخادم العادي على معالجات x86 عدة أيام. أنت تعلم أنه يمكنك تسريع العملية على الخادم باستخدام معالج FPGA الذي يعمل على موازنة العمليات الحسابية عبر آلاف الخيوط. وسوف يكمل حساب الجينوم في حوالي ساعة. يمكن استئجار هذه الخوادم من Amazon Web Services (AWS). ولكن هذا هو الأمر: العميل، المستشفى، يعارض بشكل قاطع وضع البيانات الجينية في سحابة المزود. ماذا علي أن أفعل؟ عرضت Kingston وCloud Startup الهندسة المعمارية في معرض Supercomputing-2019 التخزين المتعدد السحابي الخاص (PMCS)، والذي يحل هذه المشكلة.

ثلاثة شروط للحوسبة عالية الأداء

إن حساب الجينوم البشري ليس المهمة الوحيدة في مجال الحوسبة عالية الأداء (HPC، الحوسبة عالية الأداء). يحسب العلماء المجالات الفيزيائية، ويحسب المهندسون أجزاء الطائرة، ويحسب الممولين النماذج الاقتصادية، ويقومون معًا بتحليل البيانات الضخمة، وبناء الشبكات العصبية، وإجراء العديد من الحسابات المعقدة الأخرى.

الشروط الثلاثة للحوسبة عالية الأداء هي قوة حوسبة هائلة، وتخزين كبير جدًا وسريع، وإنتاجية عالية للشبكة. ولذلك، فإن الممارسة القياسية لإجراء حسابات LPC تكون في مركز البيانات الخاص بالشركة (محليًا) أو لدى موفر في السحابة.

ولكن ليس كل الشركات لديها مراكز بيانات خاصة بها، وتلك التي تمتلكها غالبا ما تكون أقل شأنا من مراكز البيانات التجارية من حيث كفاءة الموارد (النفقات الرأسمالية مطلوبة لشراء وتحديث الأجهزة والبرامج، ودفع أجور الموظفين المؤهلين تأهيلا عاليا، وما إلى ذلك). وعلى العكس من ذلك، يقدم مقدمو الخدمات السحابية موارد تكنولوجيا المعلومات وفقًا لنموذج تكلفة التشغيل "الدفع أولاً بأول"، أي تكلفة التشغيل. يتم احتساب الإيجار فقط لفترة الاستخدام. عند اكتمال الحسابات، يمكن إزالة الخوادم من الحساب، وبالتالي توفير ميزانيات تكنولوجيا المعلومات. ولكن إذا كان هناك حظر تشريعي أو حظر مؤسسي على نقل البيانات إلى الموفر، فإن حوسبة HPC في السحابة غير متوفرة.

تخزين MultiCloud خاص

تم تصميم بنية Private MultiCloud Storage لتوفير الوصول إلى الخدمات السحابية مع ترك البيانات نفسها فعليًا على موقع المؤسسة أو في حجرة آمنة منفصلة بمركز البيانات باستخدام خدمة الموقع المشترك. في الأساس، إنه نموذج حوسبة موزع يركز على البيانات حيث تعمل الخوادم السحابية مع أنظمة التخزين عن بعد من سحابة خاصة. وبناء على ذلك، باستخدام نفس مساحة تخزين البيانات المحلية، يمكنك العمل مع الخدمات السحابية من أكبر مقدمي الخدمات: AWS، وMS Azure، وGoogle Cloud Platform، وما إلى ذلك.

من خلال عرض مثال على تنفيذ PMCS في معرض Supercomputing-2019، قدمت Kingston عينة من نظام تخزين البيانات عالي الأداء (SSD) استنادًا إلى محركات أقراص DC1000M SSD، وقدمت إحدى الشركات الناشئة السحابية برنامج إدارة StorOne S1 للبرمجيات- تخزين محدد وقنوات اتصال مخصصة مع موفري الخدمات السحابية الرئيسيين.

تجدر الإشارة إلى أن PMCS، كنموذج عمل للحوسبة السحابية ذات التخزين الخاص، تم تصميمه لسوق أمريكا الشمالية مع اتصال الشبكة المتطور بين مراكز البيانات المدعومة في البنية التحتية AT&T وEquinix. وبالتالي، فإن اختبار الاتصال بين نظام تخزين الموقع المشترك في أي عقدة Equinix Cloud Exchange وسحابة AWS أقل من 1 مللي ثانية (المصدر: ITProToday).

في العرض التوضيحي لبنية PMCS الموضح في المعرض، تم وضع نظام التخزين على أقراص DC1000M NVMe في موقع مشترك، وتم تثبيت الأجهزة الافتراضية في سحابات AWS وMS Azure وGoogle Cloud Platform، والتي كانت تتواصل مع بعضها البعض. يعمل تطبيق خادم العميل عن بعد مع نظام التخزين Kingston وخوادم HP DL380 في مركز البيانات، ومن خلال البنية التحتية لقناة اتصالات Equinix، يمكنه الوصول إلى المنصات السحابية لمقدمي الخدمات الرئيسيين المذكورين أعلاه.

شريحة من العرض التقديمي للتخزين المتعدد السحابي الخاص في معرض الحوسبة الفائقة 2019. المصدر: كينغستون

يتم تقديم برامج ذات وظائف مماثلة لإدارة بنية التخزين الخاص متعدد السحابة من قبل شركات مختلفة. يمكن أيضًا أن تبدو مصطلحات هذه البنية مختلفة - التخزين الخاص MultiCloud أو التخزين الخاص للسحابة.

وقال كيث شيمنتي، مدير إدارة SSD للمؤسسات في كينغستون: "تعمل أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم على تشغيل مجموعة متنوعة من تطبيقات HPC التي تعد في طليعة التطورات، بدءًا من استكشاف النفط والغاز وحتى التنبؤ بالطقس والأسواق المالية وتطوير التكنولوجيا الجديدة". "تتطلب تطبيقات HPC هذه تطابقًا أكبر بكثير بين أداء المعالج وسرعة الإدخال/الإخراج. نحن فخورون بمشاركة كيف تساعد حلول كينغستون في إحداث اختراقات في مجال الحوسبة، وتقديم الأداء المطلوب في بيئات وتطبيقات الحوسبة الأكثر تطرفًا في العالم.

محرك DC1000M ومثال لنظام تخزين يعتمد عليه

تم تصميم محرك الأقراص DC1000M U.2 NVMe SSD بواسطة Kingston لمركز البيانات وهو مصمم خصيصًا لتطبيقات كثيفة البيانات وتطبيقات HPC مثل الذكاء الاصطناعي (AI) وتطبيقات التعلم الآلي (ML).

محرك أقراص DC1000M U.2 NVMe بسعة 3.84 تيرابايت. المصدر: كينغستون

تعتمد محركات الأقراص DC1000M U.2 على ذاكرة Intel 96D NAND ذات 3 طبقة، والتي يتم التحكم فيها بواسطة وحدة تحكم Silicon Motion SM2270 (PCIe 3.0 وNVMe 3.0). Silicon Motion SM2270 عبارة عن وحدة تحكم NVMe للمؤسسات ذات 16 مسارًا مع واجهة PCIe 3.0 x8 وناقل بيانات DRAM مزدوج 32 بت وثلاثة معالجات ARM Cortex R5 المزدوجة.

يتم عرض DC1000M بسعات مختلفة للإصدار: من 0.96 إلى 7.68 تيرابايت (يُعتقد أن السعات الأكثر شيوعًا هي 3.84 و7.68 تيرابايت). ويقدر أداء محرك الأقراص بـ 800 ألف IOPS.

نظام تخزين مزود بـ 10x DC1000M U.2 NVMe بسعة 7.68 تيرابايت. المصدر: كينغستون

وكمثال على نظام تخزين لتطبيقات HPC، قدمت Kingston في Supercomputing 2019 حل رف يحتوي على 10 محركات أقراص DC1000M U.2 NVMe، تبلغ سعة كل منها 7.68 تيرابايت. يعتمد نظام التخزين على SB122A-PH، وهو نظام أساسي مكون من وحدة واحدة من AIC. المعالجات: 1x Intel Xeon CPU E2-5، Kingston DRAM 2660 جيجابايت (128x8 جيجابايت) DDR16-4 (رقم القطعة: KSM2400RS24/4HAI). نظام التشغيل المثبت هو Ubuntu 16 LTS، إصدار Linux kernel 18.04.3-5.0.0. أظهر اختبار gfio v31 (اختبار الإدخال/الإخراج المرن) أداء قراءة يبلغ 3.13 مليون IOPS مع إنتاجية تبلغ 5.8 جيجابت في الثانية.

أظهر نظام التخزين المقدم خصائص مثيرة للإعجاب من حيث القراءة المستقرة البالغة 5,8 مليون IOPS (عمليات الإدخال والإخراج في الثانية). وهذا أسرع مرتين من محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) لأنظمة السوق الشامل. تعتبر سرعة القراءة هذه ضرورية لتطبيقات HPC التي تعمل على معالجات متخصصة.

الحوسبة السحابية HPC مع مساحة تخزين خاصة في روسيا

إن مهمة إجراء حوسبة عالية الأداء لدى المزود، ولكن تخزين البيانات المحلية فعليًا، هي أيضًا ذات صلة بالشركات الروسية. هناك حالة شائعة أخرى في الأعمال التجارية المحلية وهي عندما يجب أن تكون البيانات موجودة على أراضي الاتحاد الروسي عند استخدام الخدمات السحابية الأجنبية. لقد طلبنا التعليق على هذه المواقف نيابة عن موفر الخدمات السحابية Selectel باعتباره شريكًا قديمًا لشركة Kingston.

"في روسيا، من الممكن بناء بنية مماثلة، مع الخدمة باللغة الروسية وجميع وثائق التقارير لقسم المحاسبة الخاص بالعميل. إذا كانت الشركة بحاجة إلى تنفيذ عمليات حوسبة عالية الأداء باستخدام أنظمة التخزين المحلية، فإننا في Selectel نستأجر خوادم مزودة بمعالجات من مختلف الأنواع، بما في ذلك FPGA, وحدة معالجة الرسوميات‏:‏ أو وحدات المعالجة المركزية متعددة النواة. بالإضافة إلى ذلك، ومن خلال الشركاء، نقوم بتنظيم مد قناة بصرية مخصصة بين مكتب العميل ومركز البيانات الخاص بنا،" كما علق ألكسندر توغوف، مدير تطوير الخدمات في شركة Selectel. — يمكن للعميل أيضًا وضع نظام التخزين الخاص به في مكان مشترك في غرفة الكمبيوتر مع وضع وصول خاص وتشغيل التطبيقات على خوادمنا وفي سحابات المزودين العالميين AWS وMS Azure وGoogle Cloud. وبطبيعة الحال، سيكون تأخير الإشارة في الحالة الأخيرة أعلى مما لو كان نظام التخزين الخاص بالعميل موجودًا في الولايات المتحدة الأمريكية، ولكن سيتم توفير اتصال واسع النطاق ومتعدد السحابة.

في المقالة التالية سنتحدث عن حل آخر من Kingston، تم تقديمه في معرض Supercomputing 2019 (دنفر، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية) وهو مخصص لتطبيقات التعلم الآلي وتحليل البيانات الضخمة باستخدام وحدات معالجة الرسومات. هذه هي تقنية GPUDirect Storage، التي توفر نقلًا مباشرًا للبيانات بين وحدة تخزين NVMe وذاكرة معالج GPU. وبالإضافة إلى ذلك، سنشرح كيف تمكنا من تحقيق سرعة قراءة بيانات تبلغ 5.8 مليون IOPS في نظام تخزين الرف على أقراص NVMe.

لمزيد من المعلومات حول منتجات Kingston Technology ، يرجى زيارة الموقع موقع الشركة.

المصدر: www.habr.com