Suurteholaskenta ja pilvipalvelut

Perinteisesti suurteholaskennan resurssit koostuvat supertietokoneista ja klustereista, jotka on suunniteltu tukemaan tiettyjen ongelmien ratkaisua varten kehitettyjä tieteellisen laskennan sovelluksia. Kaikki sovellukset ja kirjastot on käännettävä koneeseen asennettua käyttöjärjestelmää varten. Laskettavat työt lähetetään jonoon ja suoritetaan, kun koneessa on riittävästi resursseja vapaana. Sovellukset suoritetaan siten, että prosessoreihin, muistiin, kytkentäverkkoon jne. on suora fyysinen yhteys.

Tämän ansiosta perinteiset suurteholaskentaympäristöt pystyvät saamaan laitteistosta parhaan mahdollisen suorituskyvyn intensiivisimpien ongelmien ratkaisemiseksi.

Tätä lähestymistapaa suositellaan massiiviseen rinnakkaislaskentaan, joka yleensä vaatii myös kiinteän yhteyden suorittimien ja nopean levyjärjestelmän välillä tiedon luku- ja kirjoitustoimintoja varten, mutta sillä on kuitenkin rajoituksensa. Käyttäjillä on käytettävissään vain olemassa oleva ohjelmistovalikoima, ja heidän on mahdollisesti odotettava tarvittavien resurssien vapautumista. Käytettävissä on myös vain kiinteä tallennuskapasiteetti.

Pilvipalvelulla tarkoitetaan yleensä tarvittaessa käytettävissä olevien, määritettävien laskentaresurssien varantoa. Laskentapalvelut ovat virtualisoituja ja suurelta osin automatisoituja, eivätkä edellytä käyttäjän suoraa aktiivista hallintaa. Virtualisointi tarkoittaa pohjimmiltaan vieraskäyttöjärjestelmän suorittamista isäntäkoneessa. Kussakin fyysisessä solmussa voidaan käyttää useita virtuaalikoneita (instansseja) virtuaalisissa käyttöympäristöissä. Näihin virtuaalikoneisiin voidaan asentaa esimerkiksi Linux tai Windows täydellisellä ja mukautetulla ohjelmistovalikoimalla. Pilvipalvelujen tärkeimmät edut ovat seuraavat:

• tarvepohjainen itsepalvelu (automaatio, kaikki palveluntarjoajan tarjoamina)
  
  
• häiriönsietokyky ja elastisuus (ei tietojen menetystä tai katkoja laitteistovian sattuessa)
  
  
• joustavuus ja skaalautuvuus (käyttäjälle rajattomilta vaikuttavat resurssit).

Yleisiä pilviresursseja on kolmenlaisia:

1. Infrastruktuuri palveluna (IaaS): Käyttäjä on vastuussa käyttöjärjestelmän ja kaiken sen yläpuolella olevan (väliohjelmiston, ajoympäristön, datan ja sovellusten) määrittämisestä. Tämä on perustason pilvipalvelu ja kaikkein joustavin, ja se on saatavilla useilta kaupallisilta palveluntarjoajilta. Tällaisia resursseja tarjoavat myös useat superlaskentakeskukset kuten CSC.

2. Ohjelmistoalusta palveluna (PaaS): Palveluntarjoaja määrittää käyttöjärjestelmän, väliohjelmiston ja ajoympäristön, ja käyttäjä vastaa sovelluksista ja datasta. Tämä on käsitteellisesti melko lähellä laskentakeskusten tarjoamia perinteisiä laskentaympäristöjä.

3. Ohjelmisto palveluna (SaaS): Palveluntarjoaja vastaa kaikesta, myös ohjelmistosta. Monet käyttävät tällaista pilvipalvelua päivittäin esimerkiksi sähköpostissa, erilaisissa asiakirjojen tallennus- ja jakamispalveluissa ja toimistosovelluksissa.

Pilvipalvelu helpottaa joissain tapauksissa käyttöä, pienentää yritysten kustannuksia, koska aloituskustannuksia ei ole, ja tarjoaa silti hyvän suorituskyvyn. Virtuaalikoneiden asentaminen edellyttää kuitenkin käyttöjärjestelmien ja ohjelmistojen asentamisen ja ylläpidon tuntemusta.

Pilvipalvelua voidaan käyttää myös joissakin suurteholaskennan työkuormissa. Vaikka virtualisointi aiheuttaa jonkin verran ylimääräistä kuormitusta, yhden solmun suorituskyky on usein lähellä HPC-klustereiden suorituskykyä. Lisäksi jotkin palveluntarjoajat tarjoavat erityisiä suurteholaskennan pilviä nopeilla kytkentäverkoilla. Paljon solmuja käyttävien massiivisten rinnakkaistöiden suorituskyky voi kuitenkin olla huonompi kuin perinteisellä HPC-klusterilla ajettaessa.

Suurteholaskennan pilvipalvelu voi olla peruspilviresursseja huomattavasti kalliimpaa. Vaikka aloituskustannuksia ei ole ja palvelut ovat saatavilla heti pyydettäessä, laskenta-ajan hinta voi vaihdella kuormituksesta riippuen. Lisäksi pilvessä olevien tietojen yksityisyydestä ja luottamuksellisuudesta ei aina ole varmuutta.