Nube híbrida con HPC Introducimos agilidad, simplicidad y economía sobresalientes en la HPC empleando tecnologías, métodos operativos y modelos ...
←
→
Transcripción del contenido de la página
Si su navegador no muestra la página correctamente, lea el contenido de la página a continuación
Informe técnico empresarial Nube híbrida con HPC Introducimos agilidad, simplicidad y economía sobresalientes en la HPC empleando tecnologías, métodos operativos y modelos empresariales de la nube
Informe técnico empresarial Página 2 Resumen ejecutivo Índice general En todos los sectores, las empresas se encuentran bajo presiones competitivas extremas para entregar y dar soporte 2 Resumen ejecutivo a productos y servicios más personalizados y de mayor calidad, empleando modelos empresariales de plataformas 2 La HPC entrega un alto valor en varios sectores digitales. Para responder a estos retos en cada eslabón de la cadena de valor, la high performance computing (HPC) 4 ¿Por qué HPC en la nube y qué es la HPC desbloquea varias cargas de trabajo informáticas innovadoras basadas en los datos, como los análisis de datos de híbrida? alto rendimiento (HPDA), la inteligencia artificial/el aprendizaje profundo (AI/DL) y otras. Por tanto, la HPC está creciendo a una velocidad sin precedentes, y muchos clientes de HPC que usan principalmente centros de datos 4 Presentamos la HPC híbrida locales están explorando la informática en la nube para mejorar la experiencia de usuario final, la agilidad y los precios. 6 Comparación de opciones de HPC híbrida Las nubes públicas pueden resultar atractivas para determinados clientes, al entregar flexibilidad, escalabilidad, pago 7 La nube con HPC híbrida está creciendo por consumo y mejores costes para sus cargas de trabajo de HPC. No obstante, ofrecen un rendimiento bajo, son 8 Arquitectura de nivel superior de la nube con costosas o resultan complicadas de personalizar para la creciente diversidad y complejidad que presentan muchas de HPC híbrida de HPE las cargas de trabajo de HPC y de inteligencia artificial/aprendizaje profundo, caracterizadas por su uso intensivo de datos y específicas de cada sector. Por otra parte, para estos flujos de trabajo, las nubes privadas (locales o externas, 10 Primeros pasos en el viaje hacia la nube con HPC entregadas por un proveedor de servicios gestionados) pueden personalizarse enormemente, con integración de híbrida de la mano de HPE tecnología anterior, para ofrecer funcionalidades de HPC significativas que entreguen la experiencia y agilidad a la 11 Sistemas HPC y soluciones de software líderes que están acostumbrados los usuarios finales de la nube. en el mercado Una nube híbrida que combina o amplía un centro de datos HPC tradicional con una nube pública o privada 11 Escenarios de implementación con soluciones en representa una solución mejorada para una amplia variedad de cargas de trabajo de HPC. Como líder del mercado la nube con HPC híbrida de HPE de HPC, Hewlett Packard Enterprise, en colaboración con Intel®, diversos productores independientes de software 15 Implementación de soluciones en la nube con y proveedores de servicios en la nube, ofrece un portfolio diseñado específicamente y compuesto por soluciones HPC híbrida de HPE: ejemplos de clientes HPC híbridas, diseñado para apoyar a los clientes en su viaje hacia la nube. Este portfolio puede personalizarse para 16 La ventaja de HPE sectores, aplicaciones y flujos de trabajo concretos. Se encuentra anclado en los servidores HPE Apollo, y se basa en las innovadoras tecnologías de base HPC de Intel. La HPC entrega un alto valor en muchos sectores Las empresas están invirtiendo en innovadoras tecnologías de base HPC de Intel para acelerar la entrega de productos de mayor calidad, optimizar la exploración y producción de petróleo y gas, mejorar los resultados de los pacientes, mitigar los riesgos financieros y mucho más. La HPC ayuda también a los gobiernos a responder antes a las emergencias, analizar mejor las amenazas terroristas y predecir la meteorología con mayor precisión. La rentabilidad de la inversión (ROI) de la HPC multiplica al menos por dos el capital invertido1. Como tendencia de rápido crecimiento, la simulación se integra cada vez más con el análisis de datos de alto rendimiento, la inteligencia artificial y el aprendizaje profundo, al tiempo que presenta el potencial de impulsar incluso más valor, como muestra la Figura 1. Fabricación Petróleo y gas Sanidad y ciencias biológicas Finanzas Caso de uso • Procesamiento sísmico • Descubrimiento de fármacos • Análisis de riesgos en el sector • Ingeniería-asistida • Optimización de la producción • Ensayos clínicos • Análisis de tesorería por ordenador • Gestión de la cadena de suministro • Mantenimiento predictivo • Medicina personalizada • Análisis de clientes • Mantenimiento predictivo Dominio de la solución Simulación Análisis IA/Aprendizaje automático Fabricación Petróleo y gas Sanidad y ciencias biológicas Finanzas Ventajas para • Exploración precisa • Nuevos fármacos • Ventaja competitiva • Productos inteligentes los clientes • Diseño mejorado • Optimización de la producción • Diagnósticos precisos • Menores riesgos • Inventario reducido • Distribución optimizada • Mejores resultados de pacientes • Mayores ingresos Figura 1. La integración de simulación, análisis e inteligencia artificial/aprendizaje profundo multiplica el valor para el cliente 1 yperion (IDC) Paints a Bullish Picture of HPC H Future—hpcwire.com/2017/04/20/hyperion- idc-paints-bullish-picture-hpc-future/
Informe técnico empresarial Página 3 Diseñadas para la convergencia de la HPC y la inteligencia artificial, y basadas en un amplio ecosistema de software, las plataformas de HPC de Intel que ofrece HPE brindan un rendimiento equilibrado del sistema HPC, menor latencia, mayor capacidad y una eficiencia mejorada. Estos son algunos ejemplos destacados de casos de uso de clientes y las ventajas por sector resultantes de aprovechar tecnologías innovadoras de base de Intel tanto a nivel local como en la nube. Fabricación: combinando y complementando modelos de ingeniería asistida por ordenador basados en la física con datos de sensores de gemelos digitales2 y el Internet de las cosas (IoT), junto con modelos de inteligencia artificial/aprendizaje profundo, se pueden detectar y predecir anomalías de productos, así como fallos. Esta funcionalidad de mantenimiento predictivo ayuda a realizar acciones correctoras durante las operaciones y mejorar el mantenimiento de los productos, además de acelerar el proceso de desarrollo de nuevos productos. ANSYS (un productor independiente de software líder en el campo de la ingeniería asistida por ordenador) trabajó con PTC (otro productor independiente de software líder en el ámbito de la fabricación), Flowserve, National Instruments y HPE para demostrar cómo un modelo de simulación a nivel de sistema de una red compleja de bombas operativas puede diagnosticar y resolver problemas de funcionamiento con mayor rapidez que en el pasado3. Petróleo y gas: en el ámbito del petróleo y el gas, las cargas de trabajo de HPC, como el procesamiento sísmico y la simulación de pozos, se están integrando con los análisis, la inteligencia artificial/ aprendizaje profundo, y el IoT. Ello mejora la eficacia operativa y optimiza la producción y distribución de hidrocarburos con el menor coste por barril. Por ejemplo, DELFI de Schlumberger ofrece un entorno basado en la nube novedoso, abierto y ampliable para expertos de los ámbitos de la geofísica, geología, ingeniería de pozos, perforación y producción. Este enfoque cognitivo amplifica las capacidades de cada experto: les permite automatizar tareas, emplear sistemas de aprendizaje, interrogar a fuentes de datos más completas, así como acelerar y mejorar la toma de decisiones en el ámbito del petróleo y el gas4. Ciencias biológicas y sanidad: mejora los servicios sanitarios combinando herramientas de simulación y modelos 3D, además de integrando y analizando información de los expedientes de los pacientes y diversos grupos de datos (genoma, imágenes, clínicos, de comportamiento, eficacia de fármacos, reclamaciones, etc.). Y no solo eso. Es posible planificar terapias, realizar procedimientos quirúrgicos, mejorar el diseño de dispositivos médicos, entregar mejores resultados de los pacientes y ayudar a realizar la transición del sector de la sanidad hacia la atención basada en el valor. Con el fin de mejorar la medicina personalizada, la Universidad de Stanford, Dassault Systèmes (ISV), UberCloud (ISV), HPE y Advania (CSP) están colaborando en el proyecto Living Heart, centrado en la medicina personalizada para la atención cardiovascular5. Servicios financieros: las actividades de los mercados requieren numerosas simulaciones financieras complejas con miles de tareas de cálculo, que pueden tardar desde segundos a varios minutos en completarse. El procesamiento de estos cálculos suele ejecutarse sobre infraestructuras de HPC y redes de gran escala, y requiere cientos de megabytes de datos, como pueden ser los valores históricos de las acciones a lo largo de varios años. Pero cada tarea suele emplear tan solo una pequeña porción de esos datos y debe integrarse con los análisis de riesgos para que las firmas financieras puedan cumplir satisfactoriamente con una avalancha de requisitos estrictos y complejos6. Société Générale, una multinacional francesa del sector de la banca y las finanzas, se asoció con Qarnot 2 arket-leading HPC solutions for manufacturing— M h20195.www2.hpe.com/v2/Getdocument. Computing y el equipo de Microsoft® Azure para diseñar una nueva plataforma de simulación financiera: aspx?docname=a00021803enw Service Fabric. La nueva plataforma es flexible, escalable, responsable con el medioambiente y se ha 3 reating a Digital Twin for a Pump—ansys. C diseñado para dar soporte al crecimiento de los negocios del banco en una economía en constante y com/About-ANSYS/advantage- magazine/Volume-XI-Issue-1-2017/ rápida evolución. creating-a-digital-twin-for-a-pump 4 ELFI Cognitive E&P Environment— D software.slb.com/delfi Con Service Fabric, Société Générale ha construido una arquitectura de microservicios sólida y con 5 he Living Heart Project Wins Three Prestigious T estado en poco tiempo, gracias a la cual pueden dedicar más tiempo a las necesidades empresariales Awards for HPC Simulation—hpcwire. mientras dejan que la plataforma se ocupe de la resiliencia, el equilibrio de cargas y la escalabilidad. com/solution_content/hpe/government- academia/living-heart-project-wins-three- Ahora que la plataforma de simulación se encuentra en producción, el equipo se ha centrado en integrar prestigious-awards-hpc-simulation/ nuevos tipos de simulaciones y escalar la plataforma para gestionarlas. El objetivo consiste en habilitar 6 S ociété Générale’s complex financial simulation platform expands on Azure Service Fabric más aplicaciones para clientes y dejar atrás los sistemas anteriores. architecture—customers.microsoft.com/ en-us/story/societe-generale-complex- financial-simulation-platform-expands- Con los sistemas HPC ejecutándose en un entorno más complejo, tal y como se ha ilustrado con los on-azure-service-fabric-architecture casos de uso descritos anteriormente, implementar, gestionar y emplear la HPC se está convirtiendo en un reto cada día más complejo. De ahí que numerosas corporaciones estén considerando la HPC híbrida, que aprovecha opciones de HPC basadas en la nube para ampliar sus funcionalidades de HPC locales.
Informe técnico empresarial Página 4 ¿Por qué HPC en la nube y qué es la HPC híbrida? Entre los desafíos principales a los que se enfrentan las empresas con HPC, se encuentran los siguientes: • Rediseñar la estrategia del centro de datos dejando atrás el ámbito local y entregando las operaciones del centro de datos a proveedores de coubicación y nube. Según Gartner, en 2025, el 80 % de las empresas habrá cerrado su centro de datos tradicional, frente al 10 % actual7. • Para mejorar la agilidad, aprovechando las tecnologías IaaS y PaaS diseñadas especialmente y heredadas de la nube: los casos de uso descritos en el apartado anterior implican que es necesario volver a analizar lo que se espera de un clúster HPC. Hoy más que nunca, los clústeres HPC deben entregar simulación, análisis y conocimiento de inteligencia artificial a varios dominios de sistemas de información, como la CRM de la fabricación, la logística, las operaciones de campo, etc. • Para reducir la exposición al aumento de las inversiones iniciales: con la expansión de la HPC a lo largo del ciclo de vida del producto, las empresas necesitan modelos que permitan una reducción de las inversiones iniciales, al tiempo que ayudan a acelerar la implementación. Como consecuencia, los modelos de pago basados en el consumo se están volviendo esenciales para las implementaciones locales, tanto en el centro de datos como en el perímetro. En este escenario, las empresas pueden aprovechar un búfer local para ampliar o reducir la capacidad, y pagar únicamente por la que utilicen. El resultado: entregar las operaciones del centro de datos a un tercero, implementar tecnologías de IaaS y PaaS con clústeres de HPC, y desplazarse hacia operaciones con menos activos y modelos basados en el consumo, son sin lugar a dudas atributos de la nube que pueden sintetizarse en la expresión HPC híbrida. Presentamos la HPC híbrida La HPC híbrida aprovecha las opciones basadas en la nube para multiplicar las funcionalidades de HPC locales. Una nube con HPC híbrida (Figura 2) brinda al cliente diversas opciones de implementación y puede superar las limitaciones de la nube pública, al tiempo que conserva todas las ventajas. Amplía los sistemas de HPC locales familiares con una infraestructura de nube privada flexible (local o externa), que incluye características de IaaS y PaaS. Aplicaciones/flujos de …. trabajo de usuarios finales Fabricación Petróleo y gas Sanidad y ciencias biológicas Finanzas Otros análisis PaaS/SaaS Nube con HPC híbrida Plataforma de Software Hardware gestión de la nube IaaS Servicios Opciones de Centro de datos local Nube privada local Externa Nube pública implementación (posiblemente gestionada) (posiblemente nube privada y/o gestionada) Figura 2. Modelos de implementación de HPC híbrida en diversos sectores 7 he Data Center Is Dead, and Digital Infrastructures T Emerge—gartner.com/doc/reprints?id=1- 4WDVFD0&ct=180417&st=sb
Informe técnico empresarial Página 5 Con la HPC híbrida, los clientes de muchos sectores diferentes se benefician de un nivel de flexibilidad, una automatización y una lógica económica sin precedentes, y todo ello sin comprometer la fiabilidad, la seguridad, el cumplimiento o el rendimiento del flujo completo de trabajo de la HPC. En resumen, los clientes pueden obtener las ventajas tanto de la nube privada como de la pública. Comparada con la opción basada exclusivamente en la nube pública, la HPC híbrida puede personalizarse para cargas de trabajo y aplicaciones específicas con el fin de: • Reducir en mayor medida el coste total de la propiedad de los flujos de trabajo de la HPC, puesto que los sistemas de nube privada pueden configurarse con precisión para maximizar el rendimiento. El procesador, la RAM, el almacenamiento e incluso otro software del sistema pueden someterse a una profunda personalización. Esto no siempre es posible en un entorno de nube pública clásica. Habitualmente, los proveedores de nube pública solamente ofrecen opciones de configuración predefinidas. Las opciones son una cantidad específica de núcleos, GB de RAM y almacenamiento. El usuario solo puede elegir una configuración que satisfaga sus necesidades mínimas de una de las tres opciones. Por ejemplo, si el usuario necesita 8 núcleos, pero menos RAM y almacenamiento, debe hacer concesiones. Puede que deba elegir una configuración predefinida con 8 núcleos, pero que imponga mucha más RAM y almacenamiento de lo necesario. Así que, a pesar de los esfuerzos por minimizar los recursos innecesarios, los incrementos predefinidos pueden producir configuraciones con recursos de infraestructura de TI superfluos. A su vez, el exceso de recursos puede encarecer de forma innecesaria la ejecución de la carga de trabajo. Además, a medida que el uso intensivo de datos de la HPC aumenta y se requiere un acceso de baja latencia a grandes volúmenes de datos, muchos proveedores de servicios gestionados de nube con experiencia en conectividad y gestión segura de redes pueden ofrecer mejores precios que los proveedores de nube pública. • Mejorar en mayor medida la seguridad y el cumplimiento para proteger información y cargas de trabajo altamente confidenciales empleando una solución multiinquilino de HPC diseñada específicamente como parte central de la infraestructura de HPC. La solución multiinquilino permite que varios usuarios (inquilinos) compartan el mismo entorno físico, al tiempo que asegura una separación total entre ellos. Los datos de cada inquilino se aíslan y permanecen invisibles a los demás. Ello ayuda a responder a los requisitos de seguridad, sectoriales y de cumplimiento exclusivos de cada cliente. En un entorno de nube pública, responder a estos requisitos de clientes tan exclusivos suele convertirse en un reto. • Entregar funcionalidades de PaaS/SaaS de alto valor para construir, personalizar e implementar flujos de trabajo de HPC. HPE y otros proveedores de servicios gestionados cuentan con una profunda capacitación sectorial, de HPC y de las aplicaciones para ayudar a los clientes en su migración, implementación y acceso a estos servicios en la nube de alto valor. Al dotar o complementar a los sistemas locales con tecnologías similares a la de la nube, la HPC híbrida puede mejorar la experiencia de usuario, agilidad y lógica económica para todos los clientes de la HPC. Su uso está creciendo. Existen varias opciones para implementar la HPC. Las ventajas y los inconvenientes de cada opción principal se tratan en este documento, desde la opción del centro de datos local en un extremo del espectro hasta la de la nube pública en el otro.
Informe técnico empresarial Página 6 Comparación de opciones de HPC híbrida Centro de datos local Toda la infraestructura de HPC es local. Habitualmente, la mayoría de los clientes optimizan sus flujos de trabajo y obtienen una mejora del rendimiento previsible. A diferencia de muchos proveedores de nube pública «clásicos», los costes asociados con la transferencia de datos, la eliminación de datos garantizada y los trabajos desmedidos no constituyen una preocupación. Pero los retrasos en la entrega de instalaciones, mano de obra y energía a menudo inhiben el crecimiento de la HPC. Proveedores de nube pública de capa 1 que incluyen tecnologías específicas de HPC Las nubes públicas se han diseñado para operar con una amplia variedad de cargas de trabajo generales, que incluyen el correo electrónico, la mensajería, la colaboración, la elaboración de calendarios, etc. En algunos casos, emplear la nube pública para aplicaciones de HPC o que requieran un uso intensivo de procesamiento puede ser suficiente. Existen tres tipos de cargas de trabajo de HPC que pueden ejecutarse en la nube pública sin restricciones y que pueden aprovecharla sin necesidad de grandes adaptaciones: las aplicaciones masivamente paralelas, las aplicaciones paralelas a pequeña escala (normalmente, de menos de un zócalo) y las aplicaciones paralelas con conjuntos de datos de tamaño reducido. Juntas, estas tres clases de aplicaciones representan una parte significativa de las cargas de trabajo de HPC. Además, las nubes públicas también ofrecen las siguientes ventajas: • Una plataforma unificada e independiente de la ubicación para los datos y el procesamiento, pago por consumo y disponibilidad, tanto para pequeñas organizaciones como para usuarios finales individuales • Escalación lineal con ejecución paralela para algunas cargas de trabajo • Capacidad de escalar rápidamente a un gran número de recursos de procesamiento cuando se necesitan • Un proveedor de nube se ocupa de gestionar las complejidades básicas de la implementación y gestión de la infraestructura • Mejor colaboración entre ingenieros y científicos con un entorno informático centralizado A pesar de las numerosas ventajas de las nubes públicas (incluso con una nube pública especializada que cuente con tecnologías de HPC, como los aceleradores y las interconexiones de alto rendimiento), existen numerosas deficiencias8. A continuación se presentan algunos motivos por los que resulta complicado o costoso personalizar nubes públicas para gestionar la diversidad y complejidad de muchas de las cargas de trabajo de sectores específicos, de la HPC con un uso intensivo de datos o de la inteligencia artificial y el aprendizaje profundo: • El rendimiento de las aplicaciones resulta crucial para la competitividad y los resultados financieros, y se enfrenta a los cuellos de botella que crean la latencia, la memoria, las E/S o unos acuerdos de nivel de servicio restrictivos. • Los costes de las licencias de los productores independientes de software a menudo son el mayor componente de gasto de las soluciones de HPC. Muchos productores independientes de software líderes y especializados en HPC disponen de acuerdos con proveedores de nube pública. No obstante, muy pocos cuentan con modelos de licencias flexibles de pago por consumo. • La movilidad de los datos hacia y desde la nube resulta costosa y voluminosa, puesto que muchas aplicaciones de HPC requieren acceso de baja latencia a grandes fuentes de datos. Ello fomenta un bloqueo de datos adverso y multiplica el tiempo necesario para implementar nuevos entornos. • La asignación y configuración de cargas de trabajo de HPC en una nube pública requiere una capacitación especial adicional. Esto podría resultar complicado y costoso para los clientes de HPC actuales sin poner en peligro la seguridad, la supervisión, la administración, la topología de la red y 8 ptimal Workload Placement for Public, Hybrid, O and Private Clouds, Informe técnico de Intel, 2017 más.
Informe técnico empresarial Página 7 Nube privada con HPC local Esta opción convierte un centro de datos local en una nube privada, aunque conserva todas las ventajas del primero. Conlleva la ventaja de utilizar IaaS y PaaS para trabajar con modelos de implementación y funcionamiento más flexibles. La IaaS consiste en hardware (procesamiento, almacenamiento y red) entregado como un servicio programático. La IaaS otorga a los desarrolladores un mayor control sobre toda la pila de las aplicaciones o cuando la aplicación debe ser aislada de otras de la pila. Además, una implementación de IaaS expone los servicios de infraestructura como interfaces de programación de las aplicaciones (API) y ofrece una interfaz de usuario que facilita a los desarrolladores consumir procesamiento, red y almacenamiento. La PaaS brinda un entorno previamente aprovisionado con un sistema operativo, middleware abstraído e infraestructura, que permite a los desarrolladores implementar rápidamente aplicaciones sin tener que obtener o aprovisionar servidores. La PaaS habilita una implementación rápida de las aplicaciones mediante el autoservicio, herramientas bajo demanda, recursos, automatización y un contenedor de runtime de plataforma hospedada en nubes públicas o privadas. Libera a los usuarios de tener que instalar y gestionar todo el hardware y software necesario para desarrollar o ejecutar nuevas aplicaciones, al tiempo que entrega modelos de implementación y funcionamiento flexibles. HPC externa (posiblemente, servicios gestionados y/o nube privada) Tal y como se ha descrito en el apartado anterior, las operaciones externas presentan numerosas ventajas, al entregar la capacidad de centro de datos necesaria que responde a los imperativos de ubicación de las cargas de trabajo y sostenibilidad. La agrupación externa con un proveedor de servicios gestionados puede reducir los costes de gestión de la HPC con un modelo de gastos operativos (OPEX). El modelo escala para satisfacer las nuevas necesidades de negocio y mejora la capacidad energética, la redundancia, la seguridad y la protección de datos, la fiabilidad, el tiempo de actividad, así como la recuperación ante desastres y la continuidad del negocio. También ayuda a los clientes con soporte 24x7, mantiene la diversidad de los proveedores de servicios y aprovecha los precios por volumen sin necesidad de negociar y gestionar varios contratos y acuerdos de servicio. 9 orldwide “Whole Cloud” Revenues Will W Reach $554 Billion in 2021, According to a New Forecast from IDC—idc.com/getdoc. La nube con HPC híbrida está creciendo jsp?containerId=prUS43285217 10 aking software-as-a-service at more T IDC estima que los ingresos por nube a nivel mundial alcanzarán 554 000 millones de dólares than face value—morganstanley. com/ideas/saas-valuations en 2021, más del doble que en 20169, mientras que los CSP representarán un 76 % del gasto en 11 lenty of growth in store for cloud computing, P infraestructura de hardware y software relacionados con la nube. El SaaS es la categoría de nube más according to Gartner, will hit $186B in amplia, puesto que los proveedores de software empresarial adoptan cada vez con más frecuencia 2018—geekwire.com/2018/plenty- growth-store-cloud-computing- modelos basados en la nube. Gartner prevé que el margen de beneficio más alto del mercado del according-gartner-will-hit-186b-2018/ SaaS10 podría alcanzar los 117 100 millones de dólares en 202111. 12 arket Forecast—Worldwide Regional HPC M Market Forecast and Country Snapshot, 2016–2021, Hyperion Research, agosto de 2017 El mercado de la HPC también está creciendo. Hyperion Research prevé una tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) del 5,8 % para la HPC, de 11 200 millones de dólares a 14 800 millones en 2021. Además, la HPC basada en la nube podría superar los 10 000 millones de dólares en 202112.
Informe técnico empresarial Página 8 HPC multidisciplinaria Sostenibilidad Análisis Hybrid HPC Application cloud Inteligencia artificial/ software aprendizaje automático Datos Figura 3. Motores de crecimiento de las nubes de HPC híbrida Algunos motores de crecimiento claves de las tecnologías y modelos de implementación de la nube en HPC (Figura 3) de distintos sectores incluyen: 1. El auge de las plataformas digitales. Los modelos de HPC híbrida con operaciones externas e IaaS resultan idóneos para impulsar a las plataformas digitales con procesamiento y almacenamiento. 2. El aumento de casos indicado en secciones anteriores, combinado con la simulación, los análisis y la inteligencia artificial, se capturan dentro del segmento de HPDA; HPDA está creciendo entre un 17 % y un 25 %13 e incluye las áreas de mayor crecimiento de la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo. IDC prevé que el gasto global en soluciones cognitivas y de inteligencia artificial aumentará a una TCAC del 55,1 % en los próximos años, y superará los 47 000 millones de dólares en 202014. Las aplicaciones de análisis de datos de alto rendimiento constituyen un sólido motor para la adopción de la PaaS en el ámbito de la HPC. 3. La presión para convertirse en ecológicamente conscientes y sostenibles mediante una HPC ecológica 4. El enorme crecimiento y los grandes beneficios de los principales productores independientes de software relacionados con la HPC, como Dassault Systèmes, Siemens PLM, PTC, GE Digital, Autodesk, ANSYS, y su rápida adopción de modelos de SaaS. Arquitectura de nivel superior de la nube con HPC híbrida de HPE Como líder del mercado de HPC, con una cuota de mercado del 36,8 %16, HPE ofrece un portfolio de componentes de HPC híbrida (basado en la innovadora base HPC de Intel). El portfolio se compone de opciones de centro de datos entregadas por PRSP y partners de coubicación, agilidad mejorada con opciones de IaaS y PaaS, y un modelo basado en el consumo. 13 arket Forecast—Worldwide Regional HPC M Market Forecast and Country Snapshot, La avanzada base HPC de Intel, sustentada por los procesadores escalables Intel® Xeon®, incluye innovaciones 2016–2021, Hyperion Research, agosto de 2017 de plataforma cruciales en las áreas de la memoria, el almacenamiento y las tecnologías de aceleración, para orldwide cognitive systems and artificial W responder al complejo y variado abanico de requisitos que plantean las cargas de trabajo de HPC. Dada la 14 intelligence revenues forecast to surge past $47 billion in 2020 (Los pronósticos de los importancia crítica de la estructura HPC en las implementaciones de escalabilidad horizontal, la arquitectura sistemas cognitivos mundiales y de la inteligencia artificial superarán los 47 000 millones Omni-Path (OPA) de Intel entrega interconexión de baja latencia para un rendimiento escalable de los entornos de dólares en 2020), IDC, 2016. multinodo, como las aplicaciones de formación de inteligencia artificial. 15 hy you’ll be using liquid cooling in five years— W hpe.com/us/en/insights/articles/why-youll-be- using-liquid-cooling-in-five-years-1710.html Aunque las grandes nubes públicas constituyen una opción para algunas organizaciones, otros usuarios presentan 16 yperion Market Update: “Decent” Growth H requisitos exclusivos a los que en ocasiones responden mejor proveedores especializados con experiencia Led by HPE; AI Transparency a Risk Issue— hpcwire.com/2017/11/15/hyperion- específica. Los usuarios de HPC buscan un acceso sencillo a clústeres de hardware de alto rendimiento y la hpc-market-update-decent-growth- comodidad del aprovisionamiento bajo demanda, pero desean que los entornos se personalicen en función de sus led-hpe-ai-transparency-risk-issue/ cargas de trabajo exclusivas. Necesitan un entorno que admita diversas aplicaciones, así como varios modelos de implementación, como local, externa y en nubes híbridas. También necesitan entregar una variedad de ofertas de HPC como servicio, que abarquen desde las simples IaaS y PaaS hasta soluciones de SaaS completas.
Informe técnico empresarial Página 9 Usuario final Plataformas digitales (HPC, CAD, analista Fabricación Energía Sanidad y ciencias biológicas Finanzas Otros análisis de IoT y otros) Plataforma/portal de Interfaz de usuario gestión de la nube Interfaz de aprovisionamiento/tienda web (SSH/RDP/VNC/DCV) API REST Clúster HPC de inquilinos IaaS Aplicaciones de HPC Extensión a la nube pública Capacidad bajo demanda para capacidad bajo demanda variable Gestión/aprovisionamiento de clústeres HPE Insight CMU Soluciones de servidor HPE Apollo y almacenamiento HPE Apollo Opciones de implementación Centro de Nube privada Nube privada datos local local externa Figura 4. Vista de nivel superior de la solución de nube con HPC híbrida de HPE Para responder a estos retos, HPE ha desarrollado una solución de IaaS con HPC híbrida y una arquitectura de referencia de diseño específico para entregar una experiencia de nube a los administradores de TI y usuarios finales. La solución está basada en varias tecnologías innovadoras de Intel. La Figura 4 muestra una vista de nivel superior de esta solución. En la actualidad, la solución se implementa mediante la utilidad HPE Insight Cluster Management Utility (CMU), junto con varios componentes de código abierto. A medida que evolucione, la solución aprovechará componentes adicionales de OpenStack® y Kubernetes para entregar mayor flexibilidad a los operadores de nube. La solución de IaaS con HPC híbrida puede: • Aprovisionar automáticamente una infraestructura de última generación para cargas de trabajo HPC modernas bajo demanda • Presentar varios puntos de entrada de servicio, como ofertas a nivel de aplicaciones (SaaS), a nivel de plataforma (PaaS) y a nivel de infraestructura (IaaS) • Ofrecer rendimiento y seguridad comparables a los mejores clústeres locales de su categoría • Admitir un modelo basado en el consumo con costes variables atractivo para los usuarios de HPC Los siguientes operadores de nube de HPC pueden beneficiarse de esta solución: • Proveedores de servicios en la nube que ofrecen infraestructura hospedada o servicios de las aplicaciones • Integradores de sistemas que entreguen servicios gestionados mediante HPC • Empresas privadas o públicas que utilicen un modelo de servicios compartidos para ofrecer nube privada a grupos dentro de sus organizaciones • Productores independientes de software de HPC, análisis o inteligencia artificial que entreguen modelos de SaaS, ya sea directamente o en asociación con uno o varios proveedores de nube La solución de IaaS con HPC híbrida de HPE otorga a los partners proveedores de servicios y clientes un férreo control sobre sus entornos. Los operadores en la nube pueden elegir varios puntos de entrada, depender de HPE solamente para la infraestructura y aprovechar los diversos aspectos de la solución de IaaS para entregar entornos IaaS, PaaS o SaaS en modalidad de autoservicio. Los partners pueden emplear la solución para entregar sus propias soluciones de software o trabajar con otros partners de HPE para entregar soluciones SaaS de pila completa, que incluyan servicios de las aplicaciones de productores independientes de software externos.
Informe técnico empresarial Página 10 Primeros pasos en el viaje hacia la nube con HPC híbrida de la mano de HPE Los clientes de HPC pueden elegir cualquiera de las opciones de implementación de la nube para iniciar cuanto antes su viaje hacia la nube y empezar a sumar valor. Pueden transformar su propia infraestructura local de HPC en una nube privada o ampliar sus operaciones con una nube privada externa como primer paso del viaje. Esto les permitirá obtener muchos atributos de nube pública (Tabla 1) sin los inconvenientes asociados. Tabla 1. Ventajas claves de iniciar el viaje hacia la nube empleando ofertas de nube con HPC híbrida de HPE Ofertas de HPE Atributos de nube pública relacionados HPE Datacenter Punto único de operaciones Care for La oferta de HPE Datacenter Care brinda soporte proactivo y un equipo asignado para Hyperscale simplificar el ciclo de vida de las operaciones del sistema de HPC local, hospedado o gestionado, todo ello personalizado para adaptarse a la forma específica en que cada empresa opera la TI. Hospedaje No hay centro de datos que gestionar con uno de los Las actualizaciones del centro de datos (densidad de energía y refrigeración, espacio partners del físico, etc) programadas para los sistemas HPC a menudo representan el reto más Programa HPE importante para la mayoría de departamentos de TI. Partner Ready HPE puede trabajar con ellos para definir la mejor estrategia, ya sea para actualizar un centro de datos local o emplear un proveedor externo de centro de datos registrado en el Programa HPE Partner Ready. HPE GreenLake Pagar a medida que se crece Flex Capacity Consume HPC en el centro de datos, ahorrando en costes de sobreaprovisionamiento, con una reserva de capacidad preparada para el crecimiento o la aparición de picos de uso imprevistos. Además, muchos proveedores de servicios ya han adoptado HPE GreenLake Flex Capacity. IaaS de HPE Flexibilidad Habitualmente, los clústeres HPC locales se han diseñado de una forma monolítica para poder entregar el rendimiento nominal. No obstante, los clientes buscan formas de combinar nuevas necesidades empresariales de rápido crecimiento, incluido el aumento de usuarios de HPC sin capacitación en la materia, y nuevos tipos de simulaciones que requieren entornos operativos distintos de los informáticos sobre hardware. Estas nuevas empresas de rápido crecimiento requieren la capacidad de añadir, reducir o reacondicionar particiones de sistema, tanto a nivel local como externo. Multinube Gestión de un entorno multinube habilitada por Todas las empresas esperan que la extensión a la nube pública responda a los picos de carga. soluciones de Para alcanzar este objetivo, es necesario integrar las particiones de la nube pública en el plataforma de entorno existente del usuario final, a fin de que los flujos de trabajo de la aplicación anterior se gestión de la nube mantengan sin modificaciones durante la extensión. Middleware como Micro Focus Hybrid Cloud (CMP) Management (HCM), Cycle Computing CycleCloud, o Rescale ScaleX puede entregar flujos y conectores para la extensión desde la HPC local a una nube pública. Las plataformas de gestión de la nube (CMP) ofrecen un medio para que un cliente de servicios en la nube reúna entornos de nubes dispares y gestione la implementación y operativa de las aplicaciones y los conjuntos de datos asociados a través de varias infraestructuras de servicio en la nube.
Informe técnico empresarial Página 11 Sistemas HPC y soluciones de software líderes en el mercado HPE entrega soluciones unificadas de procesamiento y almacenamiento que simplifican la gestión del sistema y los datos, reducen los costes y la complejidad, y escalan para entregar un rendimiento excelente para las cargas de trabajo de próxima generación de la HPC, los análisis de datos de alto rendimiento y la inteligencia artificial o el aprendizaje profundo. Estas soluciones17 presentan tres pilares: alianzas, plataformas y servicios. Plataformas: Los sistemas de HPC de HPE incluyen diversos servidores (por ejemplo, la familia HPE Apollo) que incorporan componentes de base HPC de Intel para garantizar un entorno de high performance computing equilibrado, de alto rendimiento y escalable. Entre las tecnologías claves, los componentes son los siguientes: • Los procesadores escalables Intel Xeon ofrecen hasta 28 núcleos y un rendimiento por núcleo enormemente mejorado, aumentos significativos de memoria, con hasta seis canales de memoria, y ancho de banda de entrada/salida que se expande hasta 48 carriles PCIe. Estas innovaciones, combinadas con los avances de la HPC, como Intel Advanced Vector Extensions (Intel AVX 512), multiplican hasta por 1,73 el rendimiento de la HPC en comparación con las generaciones anteriores. Cuando se emplean las últimas bibliotecas de inteligencia artificial optimizadas de Intel, estos procesadores multiplican hasta por 127 el caudal de formación con respecto a los procesadores de la generación anterior. • Los procesadores Intel Xeon Phi™ proporcionan funcionalidades de vectores ultra anchos en procesamiento altamente paralelo, con hasta 72 núcleos potentes y eficientes. • Los switches Intel OPA y adaptadores ePCI resultan ideales para aplicaciones HPC a gran escala o requisitos de formación de redes neuronales, al entregar conectividad nodo a nodo de 100 Gb, baja latencia y la capacidad de escalar a números muy elevados de nodos. El uso de las estructuras Intel OPA otorga a los operadores de nube con HPC una ventaja clara sobre sus competidores, que suelen emplear interconexiones más lentas de 10 GbE o FDR InfiniBand. • Intel Optane™ SSD es una nueva tecnología en el centro de datos que ofrece una gran capacidad de respuesta bajo cualquier carga, y que entrega la baja latencia, el alto rendimiento y la resistencia que requieren los clústeres HPC. • Intel 3D NAND SSD entregan mayor rendimiento del almacenamiento con más densidad y fiabilidad que las unidades de disco duro tradicionales. Ambas tecnologías SSD brindan el alto rendimiento y la fiabilidad que los usuarios esperan, con mayor densidad y seguridad, y por ello, representan una opción excelente para los operadores de nube. El software de clúster de alto valor de HPE y sus partners impulsa un rendimiento adicional. Los servidores HPE Apollo Gen10 son sistemas de alta densidad, eficientes desde el punto de vista energético y con un uso intensivo de memoria que escalan desde pequeñas (HPE Apollo 2000) y medianas (HPE Apollo 6000) a grandes supercomputadoras (HPE SGI 8600). Los sistemas HPE Apollo combinan un diseño modular con técnicas de distribución de energía y refrigeración por aire/líquido para ofrecer más rendimiento excelente por metro cuadrado. Servicios: soluciones HPC y servicios de asesoramiento diseñados específicamente para acelerar la obtención de beneficios. Centros de excelencia de HPE (COE) y soporte 24x7 que garantizan unas operaciones eficaces con las mínimas disrupciones. Escenarios de implementación con soluciones en la nube con HPC híbrida de HPE Existen varias opciones para implementar una nube con HPC. Cada escenario presenta 17 arket-leading HPC solutions for manufacturing— M h20195.www2.hpe.com/v2/Getdocument. ventajas y retos determinados. HPE y sus partners se encuentran bien posicionados aspx?docname=a00021803enw para crear la combinación adecuada de nubes HPC híbridas adaptadas a las necesidades concretas de cada empresa. Los distintos escenarios se enumeran a continuación, junto con sus características destacadas, a fin de compararlas con la primera.
Informe técnico empresarial Página 12 Escenario 1: extensión a proveedor de nube pública de capa 1 (con o sin hardware especializado para HPC) Nube pública de capa 1 Nodo de visualización Nodo de inicio de sesión Organización Portal de la nube Programador de la nube Implementación Supervisión Local Figura 5. Extensión a la nube pública La extensión a un proveedor de nube pública de capa 1 ofrece flexibilidad y la capacidad de satisfacer demandas nuevas e inesperadas, pero solo resulta adecuada para un número limitado de cargas de trabajo de HPC con procesamiento paralelo masivo (incluso si se dispone de hardware especializado para HPC). Aunque la nube pública ofrece una gran cantidad de recursos bajo demanda, algunos factores pueden resultar limitantes para quienes necesiten capacidad de repetición, predictibilidad y fiabilidad a través de acuerdos de nivel de servicio. La predictibilidad también puede convertirse en un reto cuando se emplean las nubes públicas para la extensión, porque los costes ocultos en torno al ancho de banda, la transferencia de datos y el almacenamiento a menudo surgen a posteriori. La seguridad de los datos resulta con frecuencia una preocupación clave, porque debe gestionarla el cliente y usuario final, puede infringir la normativa local y puede resultar muy costosa y tediosa. Otro inconveniente de la extensión a la nube pública es que el cliente sigue manteniendo activos de HPC a nivel local. Algunos de los problemas más comunes que pueden aparecer son la latencia a la hora de emplear la visualización remota, así como el tiempo necesario para transferir los datos desde y hacia la nube. Solamente se recomienda este escenario para determinadas cargas de trabajo y cuando una parte del embudo de HPC se presta a este tipo de entorno en respuesta a los factores enumerados anteriormente. Por ejemplo, un banco podría emplear la extensión a la nube para realizar simulaciones paralelas discretas con el método Montecarlo sobre datos no confidenciales. Algunos pasos de los análisis de riesgo suelen requerir pequeñas extensiones de funcionalidades de procesamiento para satisfacer los requisitos de elaboración de informes de cumplimiento. Emplear capacidad local para este tipo de cálculos intermitentes podría resultar excesivo.
Informe técnico empresarial Página 13 Escenario 2: extensión a un proveedor de servicios en la nube HPC regional Junto con los proveedores de capa 1 de nube pública, existen proveedores de servicios regionales, cuyo negocio principal consiste en entregar soluciones HPC de hardware diseñadas específicamente. HPC cloud service provider Nodo de visualización Nodo de inicio de sesión Organización de la nube Portal de la nube Programador Implementación Supervisión Local Figura 6. Extensión a un proveedor regional de servicios en la nube con HPC La extensión a un proveedor regional de servicios en la nube con HPC ofrece las mismas desventajas que la extensión a un proveedor de servicios en la nube pública de capa 1, aunque: • Permite trabajar en un entorno más seguro • Facilita el uso compartido previo de datos para mejorar la velocidad • Ofrece una opción de hardware para HPC, que entrega un rendimiento predecible para trabajos de HPC que se pueden repetir de forma fiable Estos proveedores ofrecen acuerdos de nivel de servicio en los que el plazo de ejecución y el precio de un trabajo informático resultan predecibles y se encuentran bajo el control del usuario, con soporte a cargo de un equipo de HPC, y cuyas operaciones se realizan por expertos en este campo. Los proveedores regionales de nube con HPC ofrecen la mejor seguridad de su categoría, de modo que se garantiza el aislamiento de los trabajos y datos, normalmente a nivel de hardware. Ello permite la segregación de red y el uso de recursos dedicados durante la vida de los trabajos. Un componente crucial a la hora de aprovechar los datos confidenciales surge cuando la gestión se encuentra bajo el control de la legislación local, como en los sectores ampliamente regulados de la sanidad y los servicios financieros. Es más, se accede a los inquilinos de HPC a través de sus propios nodos de inicio de sesión, que se ejecutan sobre el hardware físico, y que representan el único punto de entrada al entorno de cada uno. HPE recomienda proveedores de servicios que cuenten con las certificaciones ISO 9001 e ISO 27001, y que hayan implementado procesos de ITIL® en sus flujos de trabajo de operaciones tanto de TI como de hospedaje. Ello garantiza que el proveedor disponga de un entorno auditable y contrastado, y que emplee prácticas para detectar y mitigar infracciones o incidencias en la seguridad del entorno. Los proveedores de servicios disfrutan además de la ventaja de contar con conexiones troncales diversas y resilientes, ya sea a Internet o directamente a las redes corporativas o de investigación que elijan del cliente. Ello reduce la latencia y el coste del movimiento de conjuntos de datos potencialmente grandes. Por ejemplo, en el caso de la secuenciación de nueva generación (NGS) en el sector de las ciencias biológicas, donde se deben procesar petabytes de datos, muchos algoritmos de análisis se benefician del procesamiento rápido y escalable en la nube con el almacenamiento coubicado. Un proveedor de servicios de genómica en la nube puede ofrecer más agilidad, una lógica económica más ventajosa y mayor seguridad para los datos confidenciales de los pacientes.
Informe técnico empresarial Página 14 Escenario 3: hospedaje y extensión a un proveedor regional de servicios en la nube con HPC En la mayoría de los casos, las empresas eligen un proveedor de hospedaje en la nube con HPC para reducir la carga adicional del hospedaje, la gestión y el soporte del entorno de HPC. Este proveedor de nube con HPC debe ofrecer una solución flexible que resulte adecuada para las necesidades de cada cliente. Aunque algunos solamente necesitan espacio físico y energía, otros buscan poder realizar una gestión más elevada en la pila de HPC, y algunos desean llegar hasta la capa de aplicaciones HPC y el soporte de licencias. Proveedor de servicios en la nube con HPC Nodo de visualización Programador Nodo de visualización Programador Nodo de inicio de sesión Implementación Nodo de inicio de sesión Implementación Hospedaje Supervisión Extensión Supervisión Organización de la nube Portal de la nube Local Figura 7. Hospedaje y extensión a un proveedor regional de servicios en la nube con HPC Algunos proveedores regionales de servicios en la nube con HPC pueden ofrecer lo mejor de ambos mundos, es decir, la rentabilidad y el control de un clúster HPC local con la escalabilidad de una nube con HPC disponible para realizar extensiones. En este caso, el coste, el rendimiento y la disponibilidad se vuelven predecibles. Otra ventaja consiste en la homogeneidad perfecta entre el entorno operativo de HPC con independencia de que esté hospedado o se haya extendido. Pueden emplearse las mismas imágenes de software en ambos entornos. Este es el escenario preferido especialmente para la ingeniería asistida por ordenador, con multitud de aplicaciones diferentes (y unos costes de licencia elevados) que abarcan estructuras, fluidos, electromagnetismo y otras disciplinas, cada una con sus propias necesidades de infraestructura.
Informe técnico empresarial Página 15 Implementación de soluciones en la nube con HPC híbrida de HPE: ejemplos de clientes Al ofrecer una gama de opciones de HPC híbrida innovadoras y servicios de alto valor, HPE y sus partners están impulsando y acelerando la transformación digital de sus clientes en todo el mundo. Estos son algunos ejemplos: Siemens AG: Emplea HPE GreenLake Flex Capacity en su nube privada HPC/PLM HPE GreenLake Flex Capacity: el ejemplo de Siemens Energy muestra cómo esta empresa emplea HPE GreenLake en una nube interna que suministra funcionalidades de estación de trabajo y HPC a un gran grupo de ingenieros ubicados en EE. UU., Europa y Asia (18 emplazamientos). De hecho, el clúster se encuentra dividido en dos ubicaciones: EE. UU. y Alemania. HPE GreenLake entrega a Siemens la agilidad, la facturación de pago por consumo y la rápida escalabilidad de un modelo basado en la nube, aunque en la privacidad de los centros de datos controlados por la propia Siemens. Le permite acceder rápidamente a más poder de procesamiento cuando se necesita, con la latencia extremadamente baja que resulta de encontrarse e nivel local. Ello apoya la estrategia para la nube de Siemens, al tiempo que entrega las ventajas de la TI local, y permite a la empresa mantener el control de todas las configuraciones y especificaciones técnicas. «HPE GreenLake Flex Capacity constituye una forma exclusiva de consumir infraestructura de TI como un modelo de OPEX y brinda a Siemens una experiencia flexible con las ventajas de la TI local. Solo pagamos por lo que consumimos.» – Dr. Henner Tilgner, Director de ingeniería informática global, Siemens AG HudsonAlpha: acelerar la investigación para curar las enfermedades insidiosas de la humanidad El caso práctico de HudsonAlpha subraya cómo se procesan rápidamente 3000 millones de pares de bases de ADN con una nube privada, que emplea soluciones HPE Synergy para responder a la enorme promesa de la investigación genómica destinada a curar el cáncer y otras enfermedades terribles. HudsonAlpha necesitaba una solución que respondiera a sus demandas de investigación intensiva, colaboración y análisis, y que le permitiera obtener descubrimientos científicos revolucionarios y pioneros. La organización necesitaba una infraestructura robusta con la potencia suficiente para responder a las necesidades de los investigadores y dar cabida a la inmensa velocidad de crecimiento y escala de los datos, y que además fuera capaz de ofrecer la capacidad de gestión necesaria para operar de forma rentable. HPE Synergy ha ayudado a HudsonAlpha a responder a los retos que plantean la escalabilidad y la espiral de costes mediante la comprensión de las ventajas de una composable infrastructure. Presenta ventajas claras en comparación con tecnologías más antiguas por ser más fácil, rápida y eficaz. Con HPE Synergy, el sobreaprovisionamiento y la capacidad bloqueada pueden minimizarse porque los grupos flexibles de recursos de procesamiento, almacenamiento y estructura se comparten y pueden configurarse rápidamente para cualquier carga de trabajo. Los recursos se pueden gestionar a través de plantillas y asignar dinámicamente para satisfacer las necesidades de cualquier aplicación. Se obtienen mayor eficacia operativa y rapidez de implementación de los recursos de TI por medio de una API unificada que entrega capacidad de programación total para aprovisionar infraestructura física con la misma velocidad y facilidad que las máquinas virtuales. En un primer momento, HudsonAlpha consideró la nube pública. No obstante, HPE Synergy demostró ser
También puede leer