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ハイパフォーマンス コンピューティング(HPC)とは

トピック
HPC向けデータ ストレージ

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ハイパフォーマンス コンピューティング(HPC)は、データの処理や複雑な計算を高速で実行する機能です。3GHzプロセッサを搭載したノートPCやデスクトップ コンピュータでは、1秒あたり約30億回の計算を処理できます。これだけでも、どのような人間よりもはるかに高速ですが、1秒あたり2兆回の計算を処理できるHPCソリューションとでは、比較にすらなりません。 

最もよく知られているHPCソリューションの1つが、スーパーコンピュータです。スーパーコンピュータは、何千ものコンピューティング ノードを統合してタスクを実行します。これは並列処理と呼ばれ、何千台ものPCをネットワークに接続し、コンピューティング能力を組み合わせてタスクを迅速に処理する方法と似ています。

HPCが重要である理由

革新的な科学的発見が行われ、画期的なイノベーションが促進され、世界中の何十億もの人々の生活の質が向上しているのは、データの活用によるものです。HPCは科学的、産業的、社会的進歩の基盤です。

モノのインターネット(IoT)人工知能(AI)、3D画像処理などのテクノロジの進化に伴い、組織が扱うデータのサイズや量は急激に増加しています。スポーツ イベントの生配信、台風の追跡、新製品のテスト、株価動向の分析など、多くの目的で、データをリアルタイムで処理する機能が不可欠です。

競合他社の一歩先を行くためには、膨大なデータを保護、格納、分析できる、高速で信頼性の高いITインフラが必要です。

HPCの処理フロー

HPCソリューションには、3つの主要コンポーネントがあります。

  • コンピューティング
  • ネットワーク
  • ストレージ

ハイパフォーマンス コンピューティング アーキテクチャを構築するために、​コンピューティング サーバはクラスタにネットワーク接続されます。ソフトウェア プログラムとアルゴリズムは、クラスタ内のサーバ上で同時に実行されます。クラスタはデータ ストレージにネットワーク接続され、出力データが取得されます。これらのコンポーネントがシームレスにデータを処理し、さまざまなタスクを実行します。

最大限のパフォーマンスで動作するには、各コンポーネントが他のコンポーネントと同じ速度を維持する必要があります。たとえば、ストレージ コンポーネントは、処理されたらすぐにコンピューティング サーバとの間でデータのフィードと取り込みを実行できる必要があります。同様に、ネットワーク コンポーネントは、コンピューティング サーバとデータ ストレージ間の高速データ転送をサポートできる必要があります。1つのコンポーネントが残りのコンポーネントに対応できない場合、HPCインフラ全体のパフォーマンスが低下します。

HPCクラスタとは

HPCクラスタは、ネットワーク接続された数百台または数千台のコンピューティング サーバの集合体です。各サーバはノードと呼ばれます。各クラスタのノードは互いに並行して動作するため、処理速度が向上し、​ハイパフォーマンス コンピューティングが実現されます。

HPCのユースケース

オンプレミス、エッジ、クラウドに導入された HPC ソリューションは、さまざまな業界で多種多様な用途に使用されています。例として以下が挙げられます。

  • 研究室:HPCは、科学者による再生可能エネルギー源の発見、宇宙の進化の解明、嵐の予測や追跡、新素材の開発などに使用されています。
  • メディア / エンターテイメント:HPCは、長編映画の編集、驚異的な特殊効果のレンダリング、ライブ イベントの全世界配信などに使用されています。
  • 石油 / ガス:HPCを使用すると、新しい油井の掘削位置をより正確に特定したり、既存の油井からの生産性を向上したりすることができます。
  • 人工知能機械学習:HPCは、クレジット カード不正使用の検出、セルフガイドによる技術サポートの提供、自動運転車の学習、がんスクリーニング技術の向上に使用されています。
  • 金融サービス:HPCは、リアルタイムでの株価動向の追跡や、取引の自動化に使用されています。
  • 製造業界では、HPCは新製品の設計、テスト シナリオのシミュレーション、在庫確認による生産ライン停滞の防止などに使用されています。
  • ヘルスケア業界では、HPCは糖尿病やがんなどの病気の治療方法の開発や、迅速で正確な患者診断の実現を目的として使用されています。

NetAppとHPC

NetAppのHPCソリューションは、ハイパフォーマンスかつ高密度なEシリーズ ストレージ システムを包括的に構成します。業界をリードするコスト パフォーマンスを備えたモジュラ型アーキテクチャにより、ペタバイト規模のデータセットを含むストレージ要件に対応した、従量課金制モデルのソリューションを提供します。Lustre、IBM Spectrum Scale、BeeGFSなどの主要なHPCファイルシステムと統合されているこのシステムは、世界最大規模のコンピューティング インフラに求められるパフォーマンスと信頼性の要件に対応します。

Eシリーズ システムは、卓越したワークロードのサポートという課題に対処するために必要なパフォーマンス、信頼性、拡張性、簡易性、TCOの削減を実現します。

  • パフォーマンス:拡張可能なビルディング ブロックあたり最大100万IOPSのランダム リードを処理し、13GB/秒(バースト時の最大スループット)の書き込み帯域幅を持続的に提供します。NetAppのHPCソリューションは、フラッシュと回転式メディアの両方に最適化されており、ワークロードを監視し、パフォーマンスを最大化するように構成を自動調整する組み込みのテクノロジを備えています。
  • 信頼性:フォールト トレランス設計によって99.9999%を超える高可用性を実現。100万台を上回る導入済みシステムで実証されています。Data Assurance機能が組み込まれているため、データの品質低下、破損、ビット エラーを発生させずに、データを正確に保持することができます。
  • 容易な導入と管理:ストレージ ブロックのレプリケーション、プロアクティブな監視、自動化スクリプトをオンザフライで実行できるモジュラ設計により、高速で柔軟な管理が可能になります。
  • 拡張性:拡張を目的としたビルディング ブロック方式のきめ細かなアプローチにより、容量を段階的に追加して、テラバイトからペタバイト規模までシームレスに拡張できます。ドライブは一度に1つまたは複数追加できます。
  • TCOの削減:コストパフォーマンスが最適化されたビルディング ブロックと業界最高の密度により、消費電力、冷却コスト、サポート コストが削減され、汎用HDDやSSDデバイスの障害発生率を4分の1に抑えられます。

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