數據中心如何支持高性能計算？

數據中心自1940年代就已存在，第一批計算機專用數據室被用于軍事目的。隨著計算和存儲需求在此后的幾十年里呈指數級增長，應用擴展到生活的各個領域，組織越來越多地尋求專用數據中心來容納他們的基礎設施。

為了降低成本并在競爭中脫穎而出，自HPC出現以來，外包數據中心基礎設施幾乎已成為必需。HPC是一種功能強大但在密度、熱量和帶寬方面要求很高的解決方案。這些數據中心需要解決許多高性能計算機同時運行所需的熱量和功率密度所帶來的挑戰。

由于HPC可以以更快的速度將數據分析和人工智能結合在一起，因此不出所料，采用HPC數據中心的頂級公司都在云計算和IT行業中。但其他行業的公司也可以利用HPC的力量。

這可能包括：

• 研究實驗室

• 金融科技

• 天氣預報

• 媒體和娛樂

• 衛生保健

• 政府和國防

支持HPC的數據中心可以滿足客戶對快速網絡不斷增長的需求，同時跟上日益數字化的格局。

要構建適應HPC的基礎架構，了解HPC集群的三個關鍵系統非常重要：計算、存儲和網絡。

高效的HPC系統需要一組計算機服務和軟件程序，它們協同工作以運行算法程序。每個模塊都需要與集群中的其他模塊保持同步；否則，整個HPC系統將變得過時。

HPC的目標是執行高速計算，這需要聚合來自不同硬件類型的計算機能力。數據中心擁有足夠的空間和能力來容納支持HPC操作所需的計算機系統和硬件，僅HPC計算就需要大多數企業無法處理的電源和冷卻協調。

為了容納HPC處理的海量數據，其存儲系統應盡可能頻繁地從CPU卸載，而不中斷計算操作。根據Weka的說法，HPC存儲系統需要滿足以下這些需求：

• 任何節點的數據隨時可用

• 可用數據必須是最新的

• 可以處理任何大小的數據請求

• 支持面向性能的協議

• 使用最新的存儲技術（例如SSD）

• 擴展到毫秒以跟上恒定的延遲

HPC網絡的拓撲結構與您的辦公室內部網非常不同。除了CPU和存儲之間的持續數據傳輸的極端要求外，構成HPC環境的許多不同的計算組件被視為一臺計算機，由“結構”組合在一起。“HPC結構的關鍵概念是擁有大量可擴展帶寬（貫穿），同時保持超低延遲。”

鑒于HPC基礎設施的密度和產生的熱量，冷卻可能是一項重大挑戰。現代數據中心使用的傳統熱通道遏制系統可以有效地冷卻當今的50kW HPC機架。展望未來，HPC集群可能會增加密度并刺激數據中心實施更普遍可用的液體冷卻。根據研發機構國家可再生能源實驗室的說法，液體冷卻可以提供比空氣冷卻高1,000倍的冷卻能力，而且物理占地面積更小。浸沒式液冷數據中心部署靈活性更高，且面向未來的客戶。

以易飛揚創新性的液冷互連光模塊和互連解決方案為例。其中液冷高速模塊可在1米深的氟化液和礦物油中穩定運行（已通過客戶的長期認證），相比傳統制冷方案，具備更高的散熱效率和更低的能耗，可將高性能計算的算力提升到一個新的水平。

HPC集群的設備之間需要采用高性能并行互連組件進行連接。易飛揚是并行光互連計算的先鋒，自2013年起，易飛揚就重點投入高性能并行光模塊和互連線纜的開發，系列產品涵蓋10G、25G、40G、100G、200G、400G和800G等速率，支持INFNIBAND協議。

• 基于Intel和NVIDIA的芯片設計支持并行互連組件的服務器光網卡，從10G到200G，并正在向400G/800G延伸；

• 基于VCSEL激光器、DML激光器或硅光技術平臺設計的高速并行光模塊，如100G QSFP28 SR4/PSM4，200G QSFP56 SR4/DR4，200G QSFP-DD SR8/PSM8和400G QSFP-DD SR8/DR4等；

• 基于低功耗設計的短距離并行DAC和AOC互連線纜，如400G QSFP-DD DAC/AOC、 800G QSFP-DD DAC/AOC等；

• 可支持系統設備自環測試的電回環模塊；

• 創新性的液冷互連光模塊和互連解決方案。