誰說公有雲服務跑不動HPC！AWS持續提供多種解決方案，重新在公有雲環境組建適合高效能運算的IT基礎架構

【美國拉斯維加斯現場報導】原本是學術領域較常用到的高效能運算（HPC）技術，如今隨著大數據分析與人工智慧的走紅，開始日益受到重視，但過往我們可能必須在設有超級電腦的特定環境，才能發展相關的應用，然而，隨著運算技術的進步，如今我們可以透過串連多臺x86伺服器，搭配GPU加速卡，也能支援高效能運算的各種應用。

然而，如果要在伺服器虛擬化平臺、雲端服務的環境，執行高效能運算，至今似乎仍相當少見，因為大家總會擔心在這樣的虛擬、多租戶共享的架構下，運算和I/O效能都會有折損，如何還能支撐高效能運算的使用場景。

不過，現在有公有雲業者想要打破這個刻板印象，希望吸引更多有這方面需求的用戶，也能積極考慮採用公有雲環境。舉例來說，今年AWS在年度全球用戶大會re:Invent的第一天，AWS全球基礎設施與客戶支援副總裁Peter DeSantis就以此為題，講述他們現在其實已經能夠負荷這樣的應用情境。

為何現在AWS提供的IT基礎架構，已做到能讓一般用戶向其租用超級電腦等級環境的需求？Peter DeSantis列出了他們重新發明超級電腦架構的歷程。

首先，是建立了高速、低延遲、大容量的資料中心網路。經過6年的發展，AWS目前提供的執行個體（虛擬機器或裸機的租用服務），有了相當大的進步，不只是虛擬CPU的顆數增加了1倍多，尤其是網路規格就成長了10倍（10Gb vs. 100Gb），在整體網路負載的能力上，更是差距20倍以上（460 Tbps vs.10,600 Tbps）。

第二，將所有虛擬化作業都卸載到AWS發展的晶片與硬體技術。這裡所指的硬體技術，主要是AWS與2015年併購的Annapurna Labs研發的Nitro Controller架構，在這樣的系統之下，EC2所有虛擬化功能都是執行在Nitro Controller，網路流量雖然轉為虛擬化，但延遲度、變化性、成本均可降到最低。目前而言，EC2的C5和C5n都是基於這個技術而成的執行個體。

第三，AWS發展出硬體最佳化、核心旁路的網路堆疊（Kernel Bypass Network Stack）。他們在2018年的re:Invent大會宣布推出的網路介面Elastic Fabric Adapter（EFA），就是一個例子。相較於原本只用TCP來進行Incast的傳送，改用EFA來處理，可縮短傳送較快者與傳送較慢者之間的傳輸時間差距。

第四，整合常用的程式庫與應用程式。以EFA而言，不只是Amazon Linux支援，也有其他軟體或應用程式介面支援，像是Ubuntu、Red Hat、SUSE、OpenFOAM、LS-DYNA、Open MPI。

最後，要有很好的使用案例。Peter DeSantisu也舉出幾個企業應用實例，主要是銷售風扇的Big Ass Fans公司，以及與AWS合作的F1賽車。