Η σχετική απροθυμία υιοθέτησης του High Performance Computing από τους CIOs αποτελεί, αναμφίβολα, ένα σημαντικό εμπόδιο για τη μαζική υιοθέτησή του στα εταιρικά περιβάλλοντα. Μήπως ήρθε η ώρα για να αλλάξει αυτή η κατάσταση;

Πηγή: ΙDC, Απόδοση: Γιώργος Φετοκάκης, gfetokakis@boussias.com

Για τους οργανισμούς που, ήδη, εκμεταλλεύονται το HPC (High Performance computing), τα budgets γι’ αυτό βρίσκονται στο …έλεος ανώτερων διοικητικών στελεχών που, ενδεχόμενα, δεν έχουν κατανοήσει πλήρως τη φύση και την αξία του. Το ίδιο ισχύει και για όσους δεν έχουν υιοθετήσει ακόμα το HPC. Παρόλο αυτά υπάρχουν αρκετοί λόγοι για να οδηγήσουν τους CIOs στην υιοθέτηση του HPC στις υποδομές τους.

Το HPC δεν αποτελεί κάτι για το καινούργιο για τις επιχειρήσεις. Ηδη από τη δεκαετία του ’70 είχαν αρχίσει να αναπτύσσεται η σχετική αγορά. Το 1976 πουλήθηκε ο πρώτος υπερυπολογιστής CRAY (στο Los Alamos National Laboratory, LANL), ως μια απίστευτα γρήγορη πλατφόρμα hardware, χωρίς λειτουργικό σύστημα. Στη δεύτερη φάση εξάπλωσής του, το HPC άρχισε να διεισδύει στη βιομηχανία, στην αυτοκινητοβιομηχανία, στην αεροδιαστημική και στις πετρελαϊκές εταιρείες, αρχής γενομένης από τα τέλη της δεκαετίας του ’70.

Το τρίτο κύμα ανάπτυξης της αγοράς High Performance Computing δημιουργήθηκε από το Standards-Based Cluster – μια καινοτόμα αρχιτεκτονική HPC της NASA – το οποίο είχε ως αποτέλεσμα η αγορά των HPC servers να αναπτυχθεί κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 2000 ταχύτερα από άλλες «hot» αγορές του IT και να αναπτύσσεται με τους ίδιους ρυθμούς έως σήμερα. Αυτή η φάση έφερε το HPC πιο κοντά σε αγορές, όπως είναι οι εταιρείες παροχής οικονομικών υπηρεσιών, οι κατασκευαστές καταναλωτικών προϊόντων και οι εταιρείες online, σχεδόν οποιουδήποτε μεγέθους.

HPC, ΙΤ και business computing
Οι εργασίες που διεκπεραιώνονται από το HPC είναι διαφορετικές από τις κλασικές επιχειρηματικές διαδικασίες – όπως είναι η μισθοδοσία, οι πωλήσεις, το CRM (Customer Relationship Management), το Enterprise Resource Planning (ERP), το HR και οι προμήθειες. Ο κοινός παρανομαστής σε όλα τα προβλήματα του HPC είναι ένας βαθμός αλγοριθμικής πολυπλοκότητας που δεν συνηθίζεται να τον βλέπουμε στα επιχειρηματικά προβλήματα του ΙΤ. Ο φόρτος εργασίας που προκαλείται στο επιχειρηματικό IT συχνά συνίσταται από ένα μεγάλο αριθμό μικρών προβλημάτων. Για παράδειγμα, ένας τυπικός υπολογιστής σε ένα γραφείο εκτελεί δεκάδες χιλιάδες transactions ανά δευτερόλεπτο.

Συγκριτικά, ένα απλό πρόβλημα του HPC δεν χρειάζεται κλάσματα δευτερολέπτου για να επιλυθεί, αλλά ώρες, μέρες, εβδομάδες ή ακόμα και μήνες. Οι CIOs που είναι «πρωτάρηδες» στο HPC συχνά κάνουν το λάθος να το διαχειριστούν ως μια τυπική λειτουργία του ΙΤ. Αυτή η εσφαλμένη εκτίμηση μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της παραγωγικότητας και σε συγκρούσεις μεταξύ της Διεύθυνσης Πληροφορικής και των άλλων τμημάτων της εταιρείας που εκμεταλλεύονται το HPC. Είναι σημαντικό οι CIOs να συνειδητοποιήσουν ότι το HPC δεν αποτελεί μια τεχνολογία μαζικής κατανάλωσης, όπου επιτρέπεται στον καθένα στην εταιρεία να την χρησιμοποιήσει.

Πρόκειται για μια εξειδικευμένη λειτουργία που χρησιμοποιείται για συγκεκριμένους σκοπούς. Κτίζεται κατά περίσταση και περιλαμβάνει τη συγγραφή λογισμικού για την επίλυση προβλημάτων αιχμής. Το HPC δεν αποτελεί μια συνήθη λειτουργία του IT, αλλά πολύ περισσότερο ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα για την επιχείρηση. Το HPC διαφέρει από τα κλασικά projects του IT σε πολλά σημεία. Το ΙΤ γενικά τροφοδοτεί-εξοπλίζει κάθε έναν από τους εργαζόμενους της εταιρείας με τα βασικά υπολογιστικά εργαλεία που χρειάζονται για να διεκπεραιώσουν παραγωγικά τις δουλειές, παρέχοντας τα ελάχιστα δυνατά για να μην ξεπεραστεί το budget.

Το HPC, από την άλλη, παρέχει σε μια μικρή ομάδα εξειδικευμένων ατόμων τα πιο πανίσχυρα υπολογιστικά εργαλεία που μπορεί να αντέξει οικονομικά μια επιχείρηση. Ενα τυπικό σύστημα desktop ή laptop σε μια θέση εργασίας ενός γραφείου μπορεί να καλύψει πλήρως τις υπολογιστικές απαιτήσεις του εκάστοτε εργαζομένου. Από την άλλη δεν υπάρχει κανένα όριο στην υπολογιστική ισχύ που ένας χρήστης HPC θα μπορούσε να εκμεταλλευτεί προς όφελος της εταιρείας του.

H καινοτομία είναι αμφίδρομη
Υπάρχει μια πολύχρονη διαμάχη ανάμεσα σε αυτούς που ισχυρίζονται ότι οι κορυφαίες τεχνολογίες του ΙΤ έχουν «αναδυθεί» από το low end, όπως είναι τα embedded και οι desktop συσκευές, και σε αυτούς που εκτιμούν ότι τεχνολογίες κλειδιά έχουν «κατηφορίσει» από τα high end συστήματα, ειδικά από το HPC. Στην πραγματικότητα και οι δύο ισχυρισμοί είναι σωστοί. Η τεχνολογική καινοτομία είναι αμφίδρομη, ρέοντας είτε από «πάνω» είτε από «κάτω». Για παράδειγμα:

  • Οι στάνταρ επεξεργαστές x86 διοχετεύτηκαν στο HPC από την αγορά υπολογιστών desktop και laptops.
  • Αντίστοιχα, τα x86 clusters εμφανίστηκαν πρώτα στην αγορά HPC και μετά διείσδυσαν στην data center των εταιρειών.
  • Το λειτουργικό σύστημα Linux αποτελεί μια καινοτομία του HPC που βοήθησε στο να δεσπόσουν τα clusters στο High Performance Computing. Αργότερα, τα Linux clusters άρχισαν να εφαρμόζονται στις εταιρείες παροχής χρηματοπιστωτικών υπηρεσιών και άλλων εμπορικών data centers.
  • To Grid computing και το cloud computing είναι οι δύο χαρακτηριστικές τεχνολογίες που μεταπήδησαν από το HPC στις mainstream εμπορικές αγορές.
  • Από την άλλη, πολυάριθμοι επεξεργαστές και συνεπεξεργαστές μεταπήδησαν από την αγορά των embedded systems στο HPC, όπως είναι τα GPUs, οι επεξεργαστές ARM και οι συσκευές Atom.

Από τα Πανεπιστήμια στα data centers
Οι συνθήκες που έχουν διαμορφωθεί σήμερα στις υποδομές ΙΤ ενός σύγχρονου οργανισμού, με την ανάγκη άντλησης αξίας και ανάλυσης μιας τεράστιας ποσότητας δεδομένων να αποτελεί must, αλλά και οι «προσιτές», πλέον, HPC πλατφόρμες, κάνουν πολλές επιχειρήσεις να σκέφτονται σοβαρά τη στροφή στο HPC, όσον αφορά τα data centers τους. Ωστόσο, χρειάζεται προηγουμένως να γίνουν αρκετά πράγματα, αλλά και να παρθούν αποφάσεις. Οπως το ποιος πρόκειται να χρηματοδοτήσει το HPC και ποιος πρόκειται να το υποστηρίξει και να το διαχειριστεί.

Μέχρι σήμερα, τα HPC projects που έτρεχαν σε επιχειρήσεις ήταν πολύ εξειδικευμένα και τα επωμίζονταν συγκεκριμένα τμήματα. Αφορούσαν περιοχές ενδιαφέροντος όπως είναι, για παράδειγμα, η μοντελοποίηση νέων φαρμάκων, η εξομοίωση crash tests νέων μοντέλων αυτοκινήτων για την αξιολόγηση της παθητικής ασφάλειάς τους και η διεξαγωγή προηγμένων αναλύσεων κινδύνου σε χαρτοφυλάκια δανείων με στόχο της ελαχιστοποίηση του ρίσκου. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις μηχανικοί της ίδιας εταιρείας αναλάμβαναν συνήθως την ανάπτυξη των αλγορίθμων και τη συγγραφή εφαρμογών για το HPC. Και αν υπήρχε αδυναμία ανάπτυξης αυτών των εφαρμογών εσωτερικά, γίνονταν ανάθεση της ανάπτυξής τους σε τρίτες εταιρείες.

Αυτή η περίπτωση λειτουργούσε μια χαρά και την προτιμούσε το IT, καθώς του επέτρεπε να συνεχίσει τις καθημερινές του δραστηριότητες, ικανοποιώντας περισσότερο στάνταρ υπολογιστικά αιτήματα. Σήμερα, ωστόσο, αρκετές εταιρείες έχουν αρχίσει να αλλάζουν τον τρόπο που βλέπουν το HPC, θεωρώντας ότι το ΙΤ χρειάζεται να αποκτήσει ένα πιο ενεργό ρόλο σε αυτό. Οχι αναπτύσσοντας σχετικές εφαρμογές, αλλά ενσωματώνοντας το στα data centers, κάτω από την επίβλεψη του IT. O λόγος γι’ αυτό είναι απλός. Το IT διαθέτει ήδη την εμπειρία, την εξειδίκευση και τις ικανότητες διαχείρισης υπολογιστικών πόρων. Οι πολιτικές και οι διαδικασίες που χρειάζονται για να υποστηρίζονται οι πόροι της Πληροφορικής σε συνεχή βάση, είναι ώριμες και δοκιμασμένες.

Υπό αυτή την προοπτική, το ΙΤ μπορεί να προσφέρει την αξία του HPC στην επιχείρηση σε δύο κρίσιμες περιοχές:Μπορεί να εξασφαλίσει ότι το hardware και το software του HPC αποδίδουν όπως θα έπρεπε και ότι βελτιστοποιούνται οι πόροι του. Η βελτιστοποίηση των πόρων έρχεται κυρίως στη μορφή εξασφάλισης λειτουργίας του HPC στο 90-95% των δυνατοτήτων του, μια σημαντική ώθηση σε σχέση με το 60-80% που οι επιχειρήσεις έχουν συνηθίσει να περιμένουν από τα κλασικά υπολογιστικά συστήματα. Το IT διαθέτει την εμπειρία για να προγραμματίσει βέλτιστα τις διεργασίες που πρέπει να εκτελεστούν σε ένα HPC περιβάλλον, με βάση την προτεραιότητά τους και την κατανάλωση πόρων.

Ολα τα παραπάνω συνηγορούν σε μια σταδιακή μετανάστευση του HPC στα εταιρικά data center, με τις Διευθύνσεις Πληροφορικής να χρειάζεται να ετοιμάζονται από τώρα γι’ αυτή τη μετάβαση. Η οποία, για να είναι επιτυχημένη, χρειάζεται από τους CIOs να κάνουν τα ακόλουθα:

  • Να δουν πώς το HPC μπορεί να ενσωματωθεί στην υποδομή του data center – και ποιοι στο ΙΤ θα αναλάβουν να διαχειριστούν τους πόρους του ΗPC.
  • Να συναντηθούν με την ανώτερη διοίκηση και με στελέχη από τα τμήματα που εκμεταλλεύονται το HPC για να θεσπίσουν κατευθυντήριες γραμμές και προτεραιότητες, σχετικά με πώς θα κατανέμονται και θα προγραμματίζονται οι πόροι του HPC.
  • Να κτίσουν κανάλια άμεσης επικοινωνίας με τους HPC vendors, ακόμα και αν αυτές οι σχέσεις δημιουργήθηκαν από άλλα τμήματα της εταιρείας (τα οποία έχουν υπογράψει τις αρχικές συμβάσεις αγοράς).
  • Να ενσωματώσουν το HPC στο στρατηγικό πλάνο του IT.

Το HPC είναι εδώ, γιατί έχει γίνει προσιτό
Δεκαετίες πριν, οι τιμές για έναν υπερυπολογιστή ξεκινούσαν από τα 25-30 εκατομμύρια δολάρια. Χάρη στη μετάβαση σε τεχνολογίες standards-based cluster, οι τιμές των συστημάτων HPC έχουν πέσει πολύ, ξεκινώντας από τα 10.000 δολάρια. Με τις τιμές να έχουν πέσει σήμερα σε αυτά τα επίπεδα, τα συστήματα HPC έχουν γίνει προσιτά σε πολλές περισσότερες εταιρείες από ποτέ. Σύμφωνα με μια διεθνή έρευνα της IDC που έλαβε χώρα το 2013, σχεδόν το 67% των HPC υλοποιήσεων σε εταιρείες αφορούσαν το HPDA (High Performance Data Analysis).

Η IDC προβλέπει ότι τα έσοδα από τους servers που θα χρησιμοποιούνται σε HPDA projects θα αυξηθούν από τα 739 εκατομμύρια δολάρια το 2012, στα 1,4 δισ. δολάρια το 2017.Tα έσοδα από το HPDA οικοσύστημα συνολικά ( συμπεριλαμβανόμενων servers, storage, software και υπηρεσίες) θα διπλασιαστούν. Σε μια επιπλέον έρευνα που έκανε η IDC για λογαριασμό του Συμβουλίου Ανταγωνιστικότητας που εδρεύει στην Ουάσινγκτον, το 97% των επιχειρήσεων που υιοθέτησαν το HPC είπαν ότι δεν θα μπορούσαν να ανταπεξέλθουν στην αγορά ή να επιβιώσουν στην αγορά χωρίς αυτό.

Το σημαντικότερο όφελος που αναφέρθηκε στην έρευνα είναι ότι το HPC τους δίνει τη δυνατότητα να γίνουν περισσότερο καινοτόμες και να προσφέρουν γρήγορα υψηλότερης ποιότητας προϊόντα και υπηρεσίες στην αγορά. Η μεγάλη οικονομική σπουδαιότητα του HPC έχει αναγνωριστεί από πολλές κυβερνήσεις ανά τον κόσμο. Το Φεβρουάριο του 2012, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή ανακοίνωνε ότι είχε υιοθετήσει ένα σχέδιο για το διπλασιασμό ων επενδύσεων στο HPC (στα 1,2 δισ, δολάρια), με το μεγαλύτερο ποσό αυτών των χρημάτων να πηγαίνει στην εγκατάσταση πρόσθετων μεγάλων υπερυπολογιστών στα κορυφαία ευρωπαϊκά κέντρα High Performance Computing.

Μια από τις σημαντικότερες εξελίξεις που, σύμφωνα με την IDC, θα χαρακτηρίσει την αγορά HPC στο μέλλον είναι οι περισσότερο προχωρημένες τεχνολογίες δικτύωσης, για την επιτάχυνση των επικοινωνιών μεταξύ των πυρήνων, των επεξεργαστών, των servers και των κόμβων. Αυτό αναμένεται να βοηθήσει στην αντιμετώπιση του λεγόμενου “memory wall”, ήτοι του συνεχώς διευρυμένου χάσματος ανάμεσα στις συνεχώς αυξανόμενες ταχύτητες των επεξεργαστών και στην αδυναμία των εσωτερικών δικτύων να τροφοδοτήσουν τους επεξεργαστές με αρκετά δεδομένα για να τους κρατήσουν απασχολημένους.

Η βελτίωση του δικτυακού bandwidth και του χρόνου υστέρησης είναι ιδιαίτερη σημαντική για τις προκλήσεις των Big Data ποτ αντιμετωπίζουν οι επιχειρήσεις και οι κυβερνητικοί οργανισμοί σήμερα. Καθώς όλο και περισσότερες εταιρείες, κάθε μεγέθους και τομέα δραστηριοποίησης, μαθαίνουν να εκμεταλλεύονται το HPC (και το κοντινό του HPDA) για να επιταχύνουν τις διαδικασίες τους και να προωθήσουν την καινοτομία, οι ανταγωνιστές που δεν εκμεταλλεύονται αυτό το γεγονός θα μείνουν πίσω. Οι επιτυχημένοι CIOs χρειάζονται, ως εκ τούτου, να αποκτήσουν μια βασική κατανόηση του ΗPC και να διασφαλίσουν ότι οι οργανισμοί τους θα εξετάζουν προσεκτικά κατά πόσο μπορούν να υιοθετήσουν αυτή την τεχνολογία.