概念PK：云計算與高性能計算（HPC）
超級計算機和云計算都是時下比較火的兩個概念，前者一般主要面向科學計算、工程模擬、動漫渲染等領(lǐng)域，大多屬于計算密集型的應用，后者則主要是在Web2.0、社交網(wǎng)絡、企業(yè)IT建設和信息化等領(lǐng)域，以數(shù)據(jù)密集型、I/O密集型應用為主。雖然側(cè)重點有所不同，但這兩者之間是很有淵源的，比如兩者都使用了分布式計算、網(wǎng)格計算、集群、高密度計算等技術(shù)，也有一些領(lǐng)域在使用云計算從事HPC類的應用，如北京市計算中心就在打造“北京工業(yè)云”，為中小企業(yè)提供產(chǎn)品設計模擬服務，浪潮和NVIDIA也在分別推各自的“渲染云”方案。不過，HPC與云計算也存在很多不同，比如HPC幾乎不用虛擬化技術(shù)，因為一個應用就可能把多個機器的CPU都跑滿了，虛擬機沒什么用武之地，而在企業(yè)私有云中，虛擬化卻是一個最基礎(chǔ)的技術(shù)。
中科院計算所所長李國杰院士在主題演講《云計算與HPC——兼談加強計算機系統(tǒng)研究的必要性》中，就高性能計算與云計算之間的關(guān)系談了許多觀點，現(xiàn)總結(jié)如下：
中科院計算所所長李國杰院士
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云計算是超級計算中的新發(fā)展
對高性能計算(HPC)而言，云計算并不是一個新的概念。事實上，已經(jīng)發(fā)展近30年的超級計算中心也是一種早期的云計算模式：昂貴的計算資源集中部署，多個領(lǐng)域的用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠程使用計算服務并依據(jù)使用量支付費用。但這種HPC服務和當前所談論的云計算又有著一些明顯的區(qū)別，如沒有充分采用虛擬化技術(shù)，沒有良好的用戶界面等。
云計算將擴大HPC服務的范圍。隨著虛擬化即時的提高，通信延遲降低，緊耦合的計算將在更大范圍內(nèi)具有吸引力。
特別是位于高端計算和桌面計算之間，存在眾多對高性能計算有潛在需求的用戶。調(diào)研表明，阻礙這些潛在用戶使用高性能計算的主要障礙包括：缺乏HPC人才，建設和運維的成本以及使用HPC應用的復雜度。而云計算正是應對這些挑戰(zhàn)的最佳途徑。
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云計算還不合適做尖端的超級計算機
Dan Reed認為，云計算絕對不是為特定目的構(gòu)造的性能頂尖計算機的替代器。如果一種Petascale計算需要極低的任務間通信延遲，今天的云計算肯定不適合。但是對于大多數(shù)使用較小規(guī)模設備的研究者，云計算是有吸引力的替代器。
目前的云模型并不支持頂尖的超級計算。動員Grand Challenge應用的人做云計算就如同要說服駕駛F1賽車的人去乘公共汽車。HPC主要執(zhí)行計算密集型的任務，CPU的利用率已經(jīng)很高，因此虛擬化技術(shù)對于HPC的CPU利用率作用不大。虛擬化對計算密集型(如果數(shù)據(jù)能全部放進內(nèi)存)應用的影響很小，而I/O密集型應用的性能則會有一定下降。
目前的云計算做HPC效率較低
基于云計算理念來構(gòu)建超級計算中心，除了滿足傳統(tǒng)的或現(xiàn)有的HPC用戶需求外，更重要 提創(chuàng)造并吸引眾多新領(lǐng)域的用戶。美國德州先進計算中心(TACC)的Edward Walker對Amazon EC2上HPC應用的性能表現(xiàn)進行了研究，應用選擇常用的基準測試程序NPB，測試結(jié)果表明：幾乎相同的硬件條件下，對OpenMP版本的8個測試程序EC2性能下降7%至21%不等，MPI版本性能則下降40%至1000%不等。
今天的數(shù)據(jù)中心與未來的HPC
云計算的易用性會影響傳統(tǒng)的HPC計算模式，傳統(tǒng)的排隊批處理方式很難實現(xiàn)按需即時響應的科學計算，On-demand的云計算給HPC提供了更易交互的計算模式。如同幾年前用大眾化的PC服務器搭建集群以及最近用GPU加速科學計算一樣，云計算對于HPC也是一次模式轉(zhuǎn)變。
構(gòu)建百萬節(jié)點數(shù)量級的數(shù)據(jù)中心與今天構(gòu)建Petascale(千萬億次)及今年后構(gòu)建Exascale(億億次)的系統(tǒng)有許多相同的困難。Dan Reed認為，他們就象是一對“雙胞胎”，面臨共同的挑戰(zhàn)包括：高速互連、存儲分層(包括Flash，PCM等)、異構(gòu)多核處理器、系統(tǒng)可靠性和恢復能力、機柜、冷卻、能耗效率和編程等等。今天Mega-datacenter的經(jīng)驗將可用于未來的Exascale超級計算機設計。
云平臺將最終取代HPC基礎(chǔ)設施
美國IT戰(zhàn)略科學家Dan Reed指出，云計算使得計算和海量數(shù)據(jù)特別便宜，云平臺最終將取代傳統(tǒng)的HPC基礎(chǔ)設施。如果主機(Mainframe)是跳棋，PC和Internet是象棋，云計算則是要眼觀全局的圍棋。
另外，李國杰院士還特別指出，雖然云計算是發(fā)展趨勢所在，但現(xiàn)在對云計算基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)的研究還遠遠不夠，業(yè)界過于偏重虛擬化技術(shù)，而忽視了對計算機系統(tǒng)技術(shù)的研究。參考閱讀：李國杰:云計算不可忽視計算機系統(tǒng)研究。
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