云和人工智烈日当头，华为HPC解决方案如何应对？

年底，Intersect360咨询机构发布了HPC市场分析报告(前期做过分析)，其中针对华为Cloud和AI解决方案能力发布了专门的报告。今天，我们首先回顾下HPC市场空间和投入情况，然后，看看华为在HPC市场的表现和解决方案，文章最后谈谈个人的观点。

根据Intersect360统计，在应用服务器、集群和Hyperscale超级计算系统3大类HPC系统中，以任意可伸缩的、面向web的Hyperscale市场增长最快。

1. 2016年全球HPC市场(服务器、存储、软件等)达到356亿美元，较2015年增长3.5%。

2. 2016年至2021年，总市场预计2021年将增长到439亿美元，复合年增长率CAGR为4.3%。

3. 服务器是最大的组成部分，达到了106亿美元(比2014年增长4.0%)，增长率继续下降 (存储、网络和软件将增加)。

4. 商业HPC市场推动了经济增长;在接下来的五年里，这种情况还在继续。

5. 政府占整个市场的26%。美国政府市场大约占全球的一半。

在HPC技术领域，投资的最大的新领域是人工智能(AI、HPDA、GPU加速和Deep Learning)。Cloud公共云的应用只占HPC消费的一小部分，但Cloud是增长最快的HPC细分的市场。

1. 从市场空间来看，美国已经HPC最大的消费市场，美国和加拿大HPC总市场51%。

2. 欧洲的跨国财团和亚洲多个国家增长很快(尤其中国市场)，占据HPC市场的24%。

3. 亚太也有明显增长，主要包括新加坡、澳大利亚、和韩国等，主要占HPC市场份额22%。

在我们了解宇宙的所有秘密的过程中，总会有另外的一些新发现。从理论到实践，不断的创新以一种既深刻又简单的方式来提高我们的生活质量。如用更安全的车来拯救生命，用更清洁的盘子和更清新的衣服，很多领域的进步都通过高性能计算(HPC)来改善生活。

模拟仿真技术已成为“第三支柱科学”，让科学家和工程师以一种无法在实验室中采用的方式来探索假想的物质、产品或环境，除了学术研究和政府科研外，HPC在其他行业中也处于领先地位，2016年全球企业在HPC计算领域的支出超过350亿美元，预计到2021年将增长到近440亿美元。当然，在HPC技术领域，投资最大的是人工智能(AI)。图像识别、演讲和模式识别也推动了人工智能的革命，并改变多个行业。

早在20世纪90年代，华为的主要标签是通信技术公司，时至今日，华为已经是覆盖企业各行各业的解决方案供应商，在HPC领域，Intersect360一直追踪华为技术和解决方案的发展，在Intersect360看来，华为已经在HPC市场站稳了脚，并在多个地区和垂直HPC市场赢得了关键的胜利。

1、超级计算:在2017年4月，计算加拿大宣布了更新其SuperComputing基础设施的计划，其使命是将加拿大的研究基础设施与世界领先级的国家保持一致。作为这项计划的一部分，滑铁卢大学(University of Waterloo)在Compute Ontario的基础上宣布了一项计划，打造2 Petaflops的超级计算机系统“Graham”，此系统由华为构建(也是华为部署最大的SuperComputing系统)，其计算能力比加拿大其他大学的计算系统能力都强，“Graham”的计算能力超过之前部署在Poland PSNC(Poznan Supercomputing and Networking Center)的具备1 Petaflop能力的“Eagle”超级计算机。Graham采用Intel Xeon处理器和NVIDIA P100 GPU加速。

2、汽车:在德国的汽车生产基地，世界500强汽车公司已经转向华为HPC解决方案，如空气动力学和虚拟碰撞测试。华为通过与领先的软件供应商(如ANSYS、ESI和Altair)合作，在这一领域取得了成功，为HPC解决方案提供优化性能。

汽车和航空航天制造是HPC最大的商业垂直市场之一，仅在2016年HPC支出超过28亿美元。制造商把HPC广泛应用在虚拟产品应用和设计中。通过HPC，汽车公司可以优化新组件设计(模拟碰撞测试、空气动力性能、化油器内小爆炸等)，提高产品质量、减少缺陷并更快的上市。几乎每个主流的汽车制造商都部署HPC通过不断地评估新的解决方案以寻求竞争优势。值得注意的是，位于德国的财富500强前3的汽车公司制造商，在其HPC方案中已经采用华为的基础设施。华为与软件供应商合作构建增强客户的HPC工程环境。

3、石油和天然气:HPC战略对石油公司越来越重要，目前，一些世界领先的油田服务提供商，如Schlumberger，Halliburton和CGG，已经完成了华为服务器和集群系统的认证。此外，中国石油天然气集团公司、中石化、沙特阿拉伯石油公司和土耳其石油公司目前都在使用华为解决石油和天然气勘探的方案。

4、娱乐:“Despicable Me系列”背后的动画工作室照明“Despicable Me”依靠华为提供高性能的渲染解决方案增强计算密度。总部位于巴黎的电影“小黄人”系列电影依靠华为的HPC解决方案进行渲染。与许多动画制作工作室一样，Illumination Mac Guff主要关注计算密度、空间、功耗和资本支出。

随着数字革命的发展，电影工业在动画电影的普及上也出现了复苏。虽然动画电影不涉及到现场拍摄、布景设计或服装制作，但制作这些深受喜爱的故事在特效和制作上都有独特的挑战。特别是动画的渲染。电影的每一帧都是数字化的，这给我们带来了沉重的计算负担。

为了进一步帮助用户跨越更多的HPC应用领域，华为已经建立了一个全球中心作为其在慕尼黑的OpenLab数据中心的一部分。全球Centre of Excellence(CoE)的目标是为On-premise和Cloud HPC应用部署提供用于创建、移植和优化HPC和人工智能应用程序的资源。

Intel一直是华为的亲密伙伴，Intel的处理器、开发工具和OmniPath网络广泛应用于HPC系统中，其中，处理器使用在90%以上的HPC系统上。在与学术超级计算中心的合作中，全球的HPC用户受益良多。除了Waterloo和Poznan systems，华为的超级计算机还安装在瑞士联邦大学(EPFL)、丹麦技术大学(DTU)和中国北京交通大学(BJTU)。

在进入HPC市场的过程中，Huawei已经建立了一个完整的高性能解决方案组合，包括计算、存储和网络，建立了HPC方案的端到端服务能力和伙伴关系，提供多种优化的HPC解决方案选择。最典型的是服务器选择，这些选择对性能、密度和操作进行了优化，支持不同配置，HPC用户可以选择最适合需求的华为平台。

HPC和人工智能的最大趋势之一是使用G系列异构计算的架构，通过PCI-attached accelerators增加服务器处理器核心，FPGA和定制化协处理器加速器采用已成熟应用了几十年了。华为采用G系列高密服务器应对异构计算趋势。

FusionServerG5500支持最多8个 NVIDIA Tesla P100 GPU，其CPU和GPU可以独自扩展。

华为的许多HPC选择的核心是E9000刀片计算平台，一个可以容纳8个全宽度或16个半宽度刀片的12U设备。刀片服务器可用于计算、存储和网络选项；许多用户会发现E9000满足了他们的HPC需求。

对于希望致力于更高密度配置的HPC用户来说，华为有两个的选择。一个是半宽度的双节点刀片，类似于E9000。另一个是专用的X6000高密度服务器，将4个双插座的Intel Xeon E5节点放入2U机箱中。X6000还支持SSD存储，最高可达24个NVMe驱动器，每个机箱可提供480万个IOPS。

一些HPC应用程序不能很好地分解为较小的节点，特别是当它们可以从较大的共享内存空间中获益时。在这些应用程序中，华为提供了KunLun Fat-Node计算平台，它可以在单个操作系统内核下扩展到32个处理器和24 TB内存。这种配置对于内存中的数据库应用程序尤其有用，无论哪个节点都允许通过内存速度访问数据。

华为HPC液冷解决方案通过板级和机架级实现，在板级使用直接液体冷却冷技术；在机架级采用暖水系统使每个机柜的热量输出达到60千瓦。HPC越来越多地追求这些液体冷却方案优化它们的总运营成本。

Atlas不是华为唯一的主要云计算项目，在ISC17(2017国际超级计算机大会)上华为发布了HPC云解决方案2.0，通过与Mellanox合作增加InfiniBand高性能方案，使用OpenStack工具将解决方案连接到Open Telekom云上，通过100G/s EDR InfiniBand网络连接至其他公有云(如Azure Stack等)。

个人观点:上述报告华为HPC方案主要涉及计算平台，对存储涉及太少。在HPC存储领域，华为 OceanStor 9000在国内表现不错(媒体，视频等领域也不错)，但在海外HPC领域表现一般，个人认为有以下几个主要原因:

1、对分布式标准NAS认可度不高。HPC国际市场一直是Lustre、GPFS占主导，Panasa PanFS，Stornext和NFS等pFS只扮演参与者的角色。

2、性能问题。传统分布式存储为通用目的设计，增值能力太多，软件太厚；导致磁盘性能很难发挥出来。

3、空间、能耗太高。几百GB/s的性能动不动就需要近十个机柜。尤其是客户对容量要求不太高、性能极高的场景(如分钟级Check Pointing)。相比之下，Burst Buffer可能三个左右机柜就解决问题了。

但随着Intel对lustre放弃，GPFS长期以来的闭源等原因，大多数客户都转而投向BeeGFS，华为针对该文件系统的方案目前还没见宣传，HPC最主要的需求就是高带宽，大容量，高并发；其次就是空间和管理。针对高带宽，目前主流的方案就是Burst Buffer(如IBM Burst Buffer，DDN IME，Cray DataWarp)和全闪存NAS(EMC Nitro，PureStotage FlashBlade等)。

现在华为已经具备全闪存JBOD或JBOF产品配合GPFS或Lustre应对带宽需求，希望华为的全闪分布式NAS也能尽快出来，这样，在一定程度上课摆脱Lustre和GPFS在方案上的束缚，再配合上述超强计算能力，或许在未来可以增加市场优势，把控HPC市场话语权。

很多领域都通过高性能计算(HPC)实现发展和进步，在HPC技术领域，目前来看，投资最大的是人工智能(AI)。但图像识别、演讲和模式识别也推动了人工智能的革命，并改变多个行业。对解决方案供应商来说，必须要具备良好的前瞻性和洞察力，紧跟技术趋势，提供完备的HPC解决方案。

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