Calcul Haute Performance (HPC)

Résolution de grands problèmes de calcul et gain de nouvelles informations

grâce à la puissance du HPC sur AWS

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Le calcul haute performance (HPC) permet aux scientifiques et aux ingénieurs de résoudre des problèmes informatiques complexes nécessitant une importante capacité de calcul. Les applications HPC exigent souvent des performances réseau élevées, un stockage rapide, d'importantes capacités de mémoire, des capacités de calcul très élevées ou tous ces éléments. AWS vous permet d'accélérer les recherches et l'obtention de résultats en exécutant le HPC dans le cloud et en assurant un dimensionnement vers un nombre de tâches en parallèle plus élevé que ce que permettent la plupart des environnements sur site. AWS permet de réduire les coûts grâce à des serveurs CPU, GPU et FPGA à la demande, optimisés pour des applications spécifiques, et sans investissement initial important.

Avantages liés à l’exécution d’un HPC sur AWS

Activer les détections rapides

Lancez instantanément des clusters de calcul haute performance ou mettez-les à l'échelle sur AWS. En éliminant les temps de mise en attente de tâches et en mettant vos clusters à niveau selon vos besoins, vous pouvez réduire le délai de mise sur le marché ou de publication.

Augmentation de la productivité

Concentrez-vous sur les résultats des applications et de recherche plutôt que sur la maintenance et les mises à niveau d’infrastructure. Lorsqu’AWS met le matériel à niveau, vous pouvez y accéder instantanément. Il suffit de réécrire votre fichier de configuration de cluster et de redémarrer pour passer au dernier matériel.

Utilisation optimale d’architectures flexibles

C’est votre architecture qui doit découler de votre recherche, pas l’inverse. Grâce aux options de configuration flexibles d’AWS, vous pouvez lancer votre hypothèse et créer des clusters de HPC optimisés pour vos seuls besoins en termes d’applications, que ce soit pour le GPU aujourd’hui ou pour le CPU demain.

Ouverture à un écosystème de solutions riche

En plus des options de service de base pour l’informatique, le stockage et les bases de données, tirez profit de la pléthore de services et partenaires de l’écosystème AWS pour optimiser votre charge de travail de Vous trouverez parmi les options des solutions connues comme NICE et Thinkbox pour créer des builds expérimentaux avec AWS Lambda.

Facilitation de la collaboration sécurisée

Collaborez sans faire de compromis sur la sécurité. Chaque service AWS fournit un chiffrement et des options permettant d’accorder des autorisations granulaires pour chaque utilisateur tout en conservant la possibilité de partager des données parmi des utilisateurs approuvés. Créez des solutions conformes avec les normes HIPAA, FISMA, FedRAMP, PCI et bien d’autres.

Payez en fonction de votre utilisation

Que chaque dollar investi puisse contribuer efficacement à votre mission. Vous avez le choix parmi de nombreux services AWS et vous ne payez que pour ce que vous utilisez. Finis le paiement pour une capacité informatique aléatoire, les contrats à long terme et les octrois de licences compliqués. Optimisez vos frais grâce aux Instances ponctuelles Amazon EC2.

Cas d’utilisation par secteur.

Sciences de la vie

Génomique

L’Algorithms, Machine, and People (AMP) Lab de l’université de Berkeley utilise AWS pour mettre rapidement à l’échelle les ressources informatiques nécessaires à l’analyse des algorithmes utilisés dans les travaux sur la génomique. En savoir plus >>

Chimie informatique

Novartis a conçu une plateforme exploitant AWS pour exécuter environ 87 000 cœurs informatiques afin de mener une étude en chimie informatique qui devrait durer 39 années en seulement 9 heures pour 4 232 USD. En savoir plus >>

Simulation de systèmes biologiques

L’université d’Etat de Pennsylvanie a migré son portail de recherche vers AWS et a permis à 6 000 chercheurs du monde entier de concevoir plus de 50 000 séquences d’ADN synthétiques. En savoir plus >>

Modélisation de protéines

Le département de science informatique de l’université d’Etat de San Francisco s’est servi d’Amazon EC2 pour réduire les coûts et les délais de réponse pour l’exécution de charges de travail d’apprentissage automatique. En savoir plus >>

En savoir plus sur le cloud computing pour la biotechnologie et la pharmacologie >>
Services financiers

Gestion et signalement essentiels

MAPFRE a économisé 88 % sur ses frais d’infrastructure et a eu la possibilité de faire tourner un superordinateur à la demande et de l’éteindre une fois la tâche terminée. En savoir plus >>

Optimisation du portefeuille de gestion des risques

Yuanta Securities Korea bénéficie de vitesses accrues et de moindres coûts en exécutant des modèles financiers sur AWS pour évaluer les risques du marché. En savoir plus >>

Tarification et estimation de contrat

Aon Benfield a migré son infrastructure vers AWS et a conçu un système de traitement qui a permis de réduire le recalcul de politique de plusieurs heures, voire jours, à quelques minutes. En savoir plus >>

En savoir plus sur les solutions cloud pour les services financiers >>
Fabrication

Dynamique des fluides numériques (CFD)

Grâce aux instances ponctuelles EC2, TLG Aerospace a pu accéder à plus de mémoire et de cœurs à moindre coût, ce qui lui a permis de dimensionner le nombre et la taille de simulations de plus en plus exigeantes. En savoir plus >>

Simulation d’ingénierie

Ansys a exécuté des simulations avec des instances EC2 compatibles Enhanced Networking et a pu montrer une évolutivité quasi idéale bien au-delà de 1 000 cœurs, ainsi qu’un temps de solution général réduit même au-delà de 2 000 cœurs. En savoir plus >>
Sciences de l’énergie et de la terre

Simulation climatique

La Weather Company a repensé sa grande plateforme de données, ses systèmes de prévisions et ses applications pour les exécuter de manière native dans un environnement cloud et a pu diminuer ses environnements sur site à 6 centres de données au lieu de 13, ce qui a permis aux ingénieurs de bâtir un réseau et une application de manière efficace. En savoir plus >>

Simulation de réservoir

Rock Flow Dynamics a utilisé des ressources informatiques à la demande pour exécuter des charges de travail afin d’optimiser l’emplacement de puits de pétrole et d’injection d’eau. Ce qui aurait pris plusieurs années à mettre en place a pu être fait en seulement 12 jours grâce aux ressources d’AWS. En savoir plus >>

Systèmes d'information géographique (GIS)

Digital Globe a utilisé AWS pour livrer des pétaoctets d’images haute résolution de la Terre, de données et d’analyse à ses clients en quelques semaines au lieu de plusieurs mois, ce qui a permis d’économiser sur les coûts. En savoir plus >>

Opérations, gestion et analyses

Grâce à AWS et aux instances ponctuelles Amazon EC2, Fugro Roames a permis à Ergon Energy de réduire le coût annuel de la gestion de la végétation de 100 millions à 60 millions de dollars australiens. En savoir plus >>
Semi-conducteurs

Automation de la conception de composants électroniques

Grâce à AWS, Cadence Design Systems a pu isoler certaines charges de travail et s’assurer que les utilisateurs et les applications ne se disputeraient pas les ressources, ce qui a permis de réduire les délais de régression, d’accélérer les itérations et de se concentrer sur l’optimisation et l’agilité. En savoir plus >>

Simulation électronique

Cypress Semiconductor a mis en place une informatique parallèle sur AWS et a exploité COMSOL Multiphysics pour simuler une distribution de champ magnétique dans un assemblage de capteurs capacitifs pour constater un temps de simulation réduit à quelques heures au lieu de plusieurs semaines. En savoir plus >>

Capcités de HPC sur AWS

Calcul

Les charges de travail de calcul haute performance sur AWS s’exécutent sur des serveurs virtuels, appelés instances, activés par Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2). Amazon EC2 propose une capacité informatique sécurisée et redimensionnable dans le cloud et le service est souvent proposé avec une large gamme de types d’instances pour que vous puissiez choisir celui qui est optimisé pour votre charge de travail.

En savoir plus sur les types d’instances EC2 (cliquer pour développer)

Type d'instance	Utilisation recommandée de HPC	Eléments techniques principaux
C5 Calcul optimisé	Charges de travail de calcul intensives, comme les simulations d’ingénierie et financière, la science des matériaux et le traitement en génomique, le traitement sismique, les simulations numériques et analogiques, la dynamique des fluides, la lithographie et la méthodologie informatiques, les simulations climatiques et plus encore	Basé sur des processeurs Intel Xeon Platinum, (Skylake) Jusqu’à 36 cœurs fournis (72 CPU virtuels) et jusqu’à 144 Gio de mémoire Prend en charge l'ensemble d'instructions de traitement vectoriel Intel Advanced Vector Extension 512 (AVX-512) Les fréquences d’horloge les plus rapides disponibles dans les types d’instances EC2
M4 Usage général	Applications et charges de travail nécessitant un équilibre entre mémoire et cœurs et généralement utilisées à des fins des calcul comme les nœuds de gestion de HPC, les serveurs de licence, les nœuds de connexion à distance et autres	Sur base de processeurs Intel Haswell et Broadwell Jusqu’à 32 cœurs fournis (64 CPU virtuels) et jusqu’à 256 Gio de mémoire
R4 Mémoire optimisée	Applications nécessitant un ratio mémoire/cœurs plus élevé que les instances C5 ou M4, y compris les simulations d’ingénierie et scientifiques exigeants en mémoire, la vérification de masque de semi-conducteurs et bien d’autres	Sur base de processeurs Intel Broadwell Jusqu’à 32 cœurs fournis (64 CPU virtuels) et jusqu’à 488 Gio de mémoire
P3 Calcul accéléré	Simulations d’ingénierie, finances informatiques, analyse sismique, modélisation moléculaire, génomique, rendu et autres charges de travail nécessitant un calcul par le GPU	Jusqu'à 8 GPU NVIDIA Tesla V100 Jusqu'à 1 petaFLOPS de précision mixte, 125 teraFLOPS de précision simple et 62 teraFLOPS de précision double pour les performances de virgule flottante Jusqu'à 300 Go/s de débit avec l'interconnexion NVIDIA NVLink GPU à GPU Jusqu'à 64 CPU virtuels, 488 Go de RAM et 25 Go/s de bande passante de réseau regroupée dédiée
F1 Calcul accéléré	Applications accélérées par le matériel en parallèle, y compris les analyses vidéo, le traitement d’images, le calcul financier , la génomique et les analyses et recherches de données accélérées	Jusqu’à 8 appareils FGPA Xilinx Virtex UltraScale+ VU9P fournis en une instance EC2
G3 Calcul accéléré	Applications graphiques hautes performances, y compris les postes de travail graphiques à distance, la modélisation et la simulation 3D, l’imagerie médicale et géospatiale ou encore le rendu de contenu vidéo	Jusqu’à 4 GPU NVIDIA Kepler ou Maxwell fournis en une seule instance EC2 Optimisé pour le traitement graphique et la visualisation à distance Disponible pour Amazon AppStream 2.0, un service de streaming d’applications sécurisé et entièrement géré qui permet le pré- et post-traitement de charges de travail de HPC. Fournissez des applications de visualisation de HPC à de larges groupes d’utilisateurs sur n’importe quel poste de travail avec un navigateur HTML5. Utilisé par les offres Graphics d’Amazon WorkSpaces, ce qui permet de profiter de postes de travail Windows accélérés par un GPU dans le cloud. Les offres WorkSpaces Graphics sont conçues pour les ingénieurs et les développeurs d'applications 3D comme alternative aux postes de travail graphiques onéreux.
X1 Mémoire optimisée	Les applications nécessitant des quantités élevées de mémoire par cœur, y compris les graphes d’analyse dans la mémoire et le traitement de matrices non denses, l’analyse du timing des semi-conducteurs et autres	Sur base de processeurs Intel Haswell Jusqu’à 64 cœurs fournis (128 CPU virtuels) et jusqu’à 1 952 Gio de mémoire

En savoir plus sur les types d’instances Amazon EC2 >>

Instances ponctuelles EC2 : Optimiser les délais et les coûts informatiques >>

Orchestration

La gestion de charges de travail de calcul haute performance atteint de nouveaux niveaux de flexibilité dans le cloud, ce qui rend l’orchestration des tâches et des ressources essentielle pour votre charge de travail. AWS offre une gamme de solutions pour l’orchestration de charges de travail : les services entièrement gérés vous permettent de vous concentrer sur les requêtes de tâches et les résultats plus que sur l’approvisionnement, la configuration et l’optimisation du planificateur de tâches et de clusters pendant que les solutions auto-gérées vous permettent de configurer et entretenir vous-même les clusters natifs du cloud, ce qui vous aide à tirer le meilleur parti des planificateurs de tâches traditionnels à utiliser sur AWS ou dans des scénarios de hybrides.

Voir les options d’orchestration de HPC (cliquer pour développer)

Offres AWS	Description	Eléments principaux
AWS Batch	AWS Batch est un service entièrement géré qui vous permet d’exécuter simplement des charges de travail informatiques à grande échelle sur le cloud sans que vous ayez à vous soucier de l’approvisionnement en ressources ou de la gestion de planificateurs. Interagissez avec AWS Batch via la console Web, l’interface de ligne de commande AWS ou des kits de développement logiciel.	Service entièrement géré Concentration sur vos tâches et leurs ressources et non sur l’infrastructure Réduction des coûts par utilisation simple d’instances EC2 ponctuelles et réservées Hiérarchisation simplifiée du travail sur des dizaines de milliers de cœurs
AWS Lambda	Vous exécutez du code sans avoir à approvisionner ou gérer des serveurs et vous ne payez que pour le temps de calcul que vous consommez. Vous définissez des fonctions à courte durée écrites dans plusieurs langages et autorisez Lambda à gérer l’exécution à l’échelle.	Service entièrement géré Optimisé pour les opérations à courte durée Lambda est « sans serveur ». Vous ne payez que ce que vous utilisez pendant l’exécution de vos fonctions.
AWS Step Functions	Un service entièrement géré qui facilite la coordination des composants d'applications distribuées et de micro services utilisant des flux de travail visuels.	Service entièrement géré Intégration simplifiée à AWS Batch, AWS Lambda et autres services
CfnCluster	Un framework open source qui déploie un cluster hautes performances sur AWS avec des planificateurs de lots open source et des bibliothèques MPI préinstallés.	Logiciel open source Déploiement rapide d’un cluster à l’aide de planificateurs tiers Utilisation d’AWS CloudFormation pour un modèle de base
EnginFrame	Portail de HPC est intégré à une large gamme de systèmes de planification de lots commerciaux et open source. Lieu unique pour la soumission et le contrôle de tâches, ainsi que la gestion de données.	Exécution sur site, dans le cloud et hybride « Un seul panneau de verre » pour plusieurs planificateurs Modèles d’applications

Stockage

AWS propose diverses options de stockage allant des systèmes de fichiers joints à une instance EC2 au stockage d’éléments hautes performances. La plupart des applications de HPC nécessitent un accès partagé aux données depuis plusieurs instances EC2 via une interface de système de fichiers. AWS propose un service (Amazon EFS) de stockage de fichiers partagés natif dimensionné qui offre une interface et une sémantique de système de fichiers. Les applications de HPC peuvent également utiliser les offres de stockage de bloc d’AWS (Amazon EBS ou le stockage d’instance EC2) à des fins générales de stockage fonctionnel. Amazon S3 et Glacier proposent des options de stockage économiques pour le stockage à long terme de grands ensembles de données.

Voir les offres de stockage d’AWS (cliquez pour développer)

Produit AWS

Description et utilisation recommandée de HPC

Eléments principaux

Amazon EFS

Système de fichiers hautement disponible, durable, multi-AZ et entièrement géré

Utilisation recommandée de HPC : s’utilise comme un système de fichiers partagés pour le stockage fonctionnel.

Adaptation à des dizaines de milliers de cœurs
NFS montable

Amazon EBS

Volumes de stockage permanent de blocs à utiliser avec une instance Amazon EC2

Utilisation recommandée de HPC : s’utilise pour les IOPS élevés et à des fins générales de stockage fonctionnel.

Compatibles avec Lustre
NFS montable
Prise en charge de systèmes de calcul parallèles grande vitesse via des outils comme Lustre et GPFS
Large choix d’optimisation de la vitesse ou des coûts

Stockage d'instances Amazon EC2

Stockage de blocs inclus sans frais supplémentaires avec une sélection de types d’instances Amazon EC2

Utilisation recommandée de HPC : s’utilise pour le stockage fonctionnel temporaire avec lecture fréquente.

Inclus avec une sélection de types d’instances Amazon EC2
E/S rapide
Stockage éphémère

Amazon S3

Stockage d'objets conçu pour stocker et récupérer n'importe quelle quantité de données, n'importe où

Utilisation recommandée de HPC : stockage primaire durable et dimensionnable pour les données de HPC

Hautement disponible
Haute durabilité
API accessible avec des requêtes PUT et GET

Amazon Glacier

Service de stockage dans le cloud sécurisé, durable et à très faible coût pour l’archivage et la sauvegarde des données à long terme

Utilisation recommandée de HPC : s’utilise pour l’archivage économique de données de HPC à long terme.

Archivage automatique de données par des outils de cycle de vie
Extrêmement économique
Délais de récupération de l’odre des quelques heures

Mise en réseau

Le réseau AWS est conçu pour le dimensionnement. Que votre application nécessite des milliers de cœurs pour une charge de travail étroitement liée, des centaines de milliers de cœurs pour des applications de calcul à débit élevé (HTC) en parallèle gênantes ou un mélange des deux, le réseau AWS propose des performances (bande passante élevée, faible latence) et de l’évolutivité.

AWS optimise et personnalise son propre matériel spécifiquement pour l’infrastructure AWS. Un routage raccourci combiné à la grande échelle d’AWS fait que même les plus gros clients constatent une latence cohérente et une bande passante élevée lorsqu’ils utilisent les schémas de communication d’application les plus exigeants. Enhanced Networking offre des performances d’E/S supérieures et une plus faible utilisation du CPU par rapport aux interfaces de réseau virtualisé traditionnelles. Cette fonctionnalité fournit de meilleures performances de paquet par seconde (PPS), une réduction des latences inter-instance et une très faible instabilité du réseau.

Learn more about AWS networking features (click to expand)

Networking Feature	Description and EC2 Instance Type Compatibility	Benefits
Cluster Placement Groups	Cluster Placement Groups are logical groupings or clusters of instances in the selected AWS region. EC2 Instance Type Compatibility: All instance types that support enhanced networking can be launched within a Cluster Placement Group. Learn more >>	Allow for reliably low latency with up to 20 Gbps bandwidth between instances Elastically scalable as desired
Generation One Enhanced Networking: Intel 82599	The Intel 82599 Virtual Function interface supports network speeds of up to 10 Gbps for supported instance types and provides higher I/O performance and lower CPU utilization when compared to traditional virtualized network interfaces. EC2 Instance Type Compatibility: The C3, C4, C5, D2, I2, R3, and M4 (excluding m4.16xlarge) instance types are compatible 82599. Learn more >>	Higher I/O performance and lower CPU utilization compared to traditional implementations Higher packet per second (PPS) performance Lower inter-instance latencies Very low network jitter
Generation Two Enhanced Networking: Elastic Network Adapter (ENA)	Elastic Network Adapter (ENA) is a custom network interface optimized to deliver high throughput and packet per second (PPS) performance. EC2 Instance Type Compatibility: ENA is currently supported on C5, P2, P3, R4, X1, and m4.16xlarge instance types. Learn more >>	All the advantages of generation one Future-proofed driver: designed to support up to 400 Gbps networking without requiring a driver change Utilize up to 25 Gbps of network bandwidth on certain EC2 instance types

Visualization

From preparing simulation input data to interpreting computing job outputs, high performance graphics tasks are part of many HPC workloads. AWS offers several products to improve the performance, cost and flexibility of running OpenGL, Direct/X and other graphics applications. You can accelerate graphics performance by using the GPU-powered G2 and G3 instances or Elastic GPU, and stream Windows graphics with AppStream 2.0, WorkSpaces, or NICE DCV. If you prefer a Linux-based graphics platform, combining the streaming performance of NICE DCV and the EnginFrame HPC portal can deliver end-to-end workflows to end users across on-premises, hybrid cloud, or full-AWS configurations.

View options for data visualization (click to expand)

Offering	Description	Highlights
NICE DCV	A secure streaming protocol optimized for high end graphics, with dynamic bandwidth management	Move pixels and keep HPC data centralized Enable remote access to Linux and Windows 3D applications Fluid and responsive experience over a wide network area Consistent experience on premises and on AWS
NICE EnginFrame	An HPC Portal with built-in interactive session management and batch-interactive workflow support	One-stop-shop for all HPC user needs Simplify collaboration Consistent experience on premises and on AWS
Amazon EC2 Elastic GPU and G2 Instances	Allow you to easily attach low-cost graphics acceleration to current generation EC2 instances	Ideal If you need a small amount of GPU for graphics acceleration, or have applications that could benefit from some GPU, but also require high amounts of compute, memory, or storage Capable of running a variety of graphics workloads, such as 3D modeling and rendering, with similar workstation performance compared to direct-attached GPUs.
Amazon AppStream 2.0	A fully managed, secure application streaming service that allows you to stream desktop applications from AWS to any device running a web browser	Visualization applications run next to your HPC data ensuring a high quality, low latency visualization experience Users have secure, anywhere, anytime access to their applications so they can be productive wherever there is a web connection Application delivery using NICE DCV protocol which is optimized for graphics
Amazon Workspaces	A fully managed, secure Desktop-as-a-Service (DaaS) solution which runs on AWS. WorkSpaces includes GPU-accelerated bundles, which supports engineering, design, and architectural applications while providing the benefits of security, economics, flexibility, and agility in the cloud.	Faster visualization of simulation results because your apps can reside next to your data in the cloud Support for 3D application development, 3D modeling, CAD, CAM, and CAE tools Desktop streaming to a multitude of supported devices including Windows and Mac PCs, PCoIP zero clients, Chromebooks, iPads, Fire tablets, Android tablets, and even select smartphones

Pricing Considerations

The pay-as-you-go approach

AWS offers you a pay-as-you-go approach for pricing for over 70 cloud services. With AWS you pay only for the individual services you need, for as long as you use them, and without requiring long-term contracts or complex licensing. AWS pricing is similar to how you pay for utilities like water or electricity. You only pay for the services you consume, and once you stop using them, there are no additional costs or termination fees. Learn more about how pricing works on AWS >>

Compute pricing

There are three main ways to pay for your compute capacity on Amazon EC2: On-Demand, Reserved Instances, and Spot Instances.

Compute Pricing Model	Description	Recommended HPC Use:
On Demand Instances	With On-Demand instances, you pay for compute capacity by the hour with no long-term commitments or upfront payments. You can increase or decrease your compute capacity depending on the demands of your application and only pay the specified hourly rate for the instances you use.	Users that prefer the low cost and flexibility of Amazon EC2 without any up-front payment or long-term commitment Applications being developed or tested on Amazon EC2 for the first time (POCs) Applications with short-term, spiky, or unpredictable workloads that cannot be interrupted Urgent and high-priority workloads
Spot Instances	Spot Instances is a pricing model that enables you to bid on unused Amazon EC2 capacity at whatever price you choose. When your bid exceeds the Spot price, you gain access to the available Spot Instances and run as long as the bid exceeds the Spot Price. Historically, the Spot price has been 50% to 93% lower than the on-demand price. Learn more about optimizing scientific computing costs with Spot Instances >>	Workloads that can tolerate interruptions Applications that have flexible start and end times Applications that are only feasible at very low compute prices
Reserved Instances	Reserved Instances provide you with a significant discount (up to 75%) compared to On-Demand instance pricing. In addition, when Reserved Instances are assigned to a specific Availability Zone, they provide a capacity reservation, giving you additional confidence in your ability to launch instances when you need them.	Customers that can commit to using EC2 over a 1 or 3 year term to reduce their total computing costs Applications with steady state usage

AWS HPC Partners

AWS Partners provide professional services or software solutions to enable workloads on AWS. Browse our selection of featured partners and learn more.