کلاستر محاسباتی

کلاستر‌های محاسباتی: بررسی جامع

مقدمه:

کلاستر‌های محاسباتی مجموعه‌ای از رایانه‌های مستقل هستند که به هم متصل شده‌اند و به عنوان یک سیستم واحد عمل می‌کنند. این سامانه‌ها برای حل مسائل پیچیده و محاسباتی فشرده در حوزه‌های مختلف علمی، صنعتی و تجاری به کار می‌روند.

مزایای استفاده از کلاستر‌های محاسباتی:

مقیاس‌پذیری: کلاستر‌ها را می‌توان با اضافه کردن گره‌های بیشتر به راحتی مقیاس‌بندی کرد تا نیازهای محاسباتی رو به رشد را برآورده سازند.
مقرون به صرفه بودن: استفاده از کلاستر‌ها می‌تواند مقرون به صرفه‌تر از خرید یک رایانه قدرتمند واحد باشد.
بهبود کارایی: کلاستر‌ها می‌توانند وظایف را به طور موازی اجرا کنند و به طور قابل توجهی کارایی را افزایش دهند.
در دسترس بودن بالا: کلاستر‌ها می‌توانند با استفاده از تکنیک‌های مختلف افزونگی، در دسترس بودن مداوم خدمات را تضمین کنند.
قابلیت اطمینان بالا: کلاستر‌ها می‌توانند با شناسایی و رفع خطاها به طور خودکار، قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهند.

موارد استفاده از کلاستر‌های محاسباتی:

شبیه‌سازی‌های علمی: شبیه‌سازی‌های پیچیده مانند مدل‌سازی آب و هوا، شبیه‌سازی‌های هوافضا و شبیه‌سازی‌های پزشکی.
تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ: تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌های بزرگ در زمینه‌هایی مانند علم مواد، امور مالی و پزشکی.
هوش مصنوعی: آموزش و اجرای مدل‌های هوش مصنوعی برای وظایفی مانند تشخیص تصویر، پردازش زبان طبیعی و یادگیری ماشین.
خدمات وب: ارائه خدمات وب با ترافیک بالا مانند موتورهای جستجو، شبکه‌های اجتماعی و فروشگاه‌های آنلاین.
پایگاه‌های داده: میزبانی پایگاه‌های داده‌های حیاتی برای برنامه‌های کاربردی مانند سیستم‌های معاملاتی و سیستم‌های ضبط.

اجزای اصلی یک کلاستر محاسباتی:

گره‌ها: رایانه‌های جداگانه‌ای که کلاستر را تشکیل می‌دهند. هر گره دارای پردازنده، حافظه، ذخیره‌سازی و سیستم‌عامل مختص خود است.
شبکه: گره‌ها را به هم متصل می‌کند و امکان تبادل داده و اطلاعات را فراهم می‌کند. نوع شبکه و سرعت آن نقش مهمی در عملکرد کلاستر ایفا می‌کند.
نرم‌افزار: سیستم‌عامل و برنامه‌های کاربردی که کلاستر را اجرا می‌کنند. سیستم‌عامل باید از قابلیت‌های کلاستر‌بندی مانند مدیریت منابع، برنامه‌ریزی وظایف و تعادل بار پشتیبانی کند.

چالش‌های استفاده از کلاستر‌های محاسباتی:

امنیت: کلاستر‌ها به دلیل تعداد زیاد رایانه‌ها و اتصالات شبکه، می‌توانند در معرض خطر امنیتی باشند. پیاده‌سازی اقدامات امنیتی مناسب برای محافظت از کلاستر در برابر حملات سایبری ضروری است.
مدیریت: مدیریت کلاستر‌ها می‌تواند پیچیده باشد و نیاز به تخصص فنی دارد. ابزارها و روش‌های مختلفی برای مدیریت کلاستر‌ها وجود دارد که باید با توجه به نیازهای خاص سازمان انتخاب شوند.
نرم‌افزار: برنامه‌های کاربردی باید برای اجرا در کلاستر‌ها بهینه شوند. این امر نیاز به دانش و تخصص در زمینه برنامه‌نویسی موازی دارد.

مثال‌های برجسته از استفاده از کلاستر‌های محاسباتی:

LHC (برخورددهنده هادرونی بزرگ): از یک کلاستر HPC برای تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده از برخورددهنده استفاده می‌کند. این کلاستر شامل بیش از ۱۰۰۰۰۰ گره است و به عنوان یکی از قدرتمندترین کلاستر‌های جهان شناخته می‌شود.
Netflix: از یک کلاستر HA برای ارائه خدمات پخش ویدئو به میلیون‌ها کاربر در سراسر جهان استفاده می‌کند. این کلاستر از چندین مرکز داده در سراسر جهان تشکیل شده است و به طور مداوم در حال گسترش است.
Google Maps: از یک کلاستر HPC برای پردازش تصاویر ماهواره‌ای و ایجاد نقشه‌های دقیق و به‌روز استفاده می‌کند. این کلاستر به Google Maps اجازه می‌دهد تا تصاویر را به سرعت و به طور کارآمد پردازش کند و تجربه‌ای کاربری روان برای کاربران ارائه دهد.

نتیجه‌گیری:

کلاستر‌های محاسباتی ابزار قدرتمندی هستند که می‌توانند برای حل طیف وسیعی از مشکلات در زمینه‌های مختلف علمی، صنعتی و تجاری به کار گرفته شوند.

لیست سیستم های مرکز اجاره ابررایانه HPC-Center.ir به همراه قیمت و مشخصات سخت افزاری :

رندرینگ:

کارت گرافیک	CPU-Thread	RAM (GB)	حافظه (GB)	CPU-Speed	ماهیانه(تومان)	هفتگی	روزانه
24 گیگ 3090	56	64	250 Nvme	2.40- 3.30 GHz	11,000,000	3,600,000	570,000
24 گیگ 3090	56	64	250 Nvme	2.40- 3.30 GHz	11,000,000	3,600,000	570,000

محاسباتی:

شماره	CPU-Thread	RAM (GB)	حافظه (GB)	CPU-Speed	ماهیانه(تومان)	هفتگی	روزانه
1	16	4	300	2.40-2.70 GHz	580,000	190,000	50,000
2	16	12	300	2.40-2.70 GHz	940,000	310,000	60,000
3	16	24	292	2.40-2.70 GHz	1,130,000	370,000	60,000
4	24	32	600	2.40- 2.70 GHz	1,720,000	570,000	115,000
5	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
6	24	24	292	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
7	24	24	292	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
8	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
9	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
10	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
11	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
12	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
13	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
14	24	24	600+300	2.50- 2.90 GHz	2,120,000	700,000	115,000
15	24	32	300	2.50- 2.90 GHz	1,820,000	600,000	115,000
16	24	32	600	2.50- 2.90 GHz	2,070,000	690,000	115,000
17	24	48	290	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
18	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
19	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
20	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
21	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
22	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
23	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
24	24	64	300	2.50- 2.90 GHz	2,170,000	720,000	115,000
25	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
26	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
27	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
28	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
29	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
30	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
31	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
32	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
33	24	28	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
34	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
35	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
36	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
37	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
38	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
39	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
40	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
41	24	48	460	2.66-3.06 GHz	2,070,000	690,000	115,000
42	24	48	600	2.66-3.06 GHz	2,300,000	760,000	115,000
43	24	64	292	2.66-3.06 GHz	2,170,000	720,000	115,000
44	24	64	300	2.66-3.06 GHz	2,170,000	720,000	115,000
45	24	64	300+300	2.66-3.06 GHz	2,410,000	800,000	115,000
46	24	64	300	2.80- 3.20 GHz	2,170,000	720,000	115,000
47	24	24	300	2.93-3.33 GHz	1,890,000	630,000	115,000
48	24	24	300	2.93-3.33 GHz	1,890,000	630,000	115,000
49	24	24	292	2.93- 3.33 GHz	1,890,000	630,000	115,000
50	24	32	300	2.93-3.33 GHz	2,070,000	690,000	115,000
51	24	32	300	2.93-3.33 GHz	2,070,000	690,000	115,000
52	24	48	290	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
53	24	48	300+300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
54	24	48	300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
55	24	48	300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
56	24	48	300+300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
57	24	48	300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	126,500
58	24	64	300	2.93-3.33 GHz	2,400,000	800,000	115,000
59	24	64	300	2.93-3.33 GHz	2,400,000	800,000	115,000
64	24	64	300	2.93-3.33 GHz	2,400,000	800,000	115,000
60	24	64	592	2.93-3.33 GHz	2,580,000	860,000	115,000
61	24	64	292+300	2.93-3.33 GHz	2,580,000	860,000	120,000
62	24	64	584	2.93-3.33 GHz	2,580,000	860,000	115,000
63	24	128	300	2.93-3.33 GHz	3,100,000	1,000,000	150,000
65	24	32	300+300	3.06- 3.46 GHz	2,580,000	860,000	115,000
66	24	32	300	3.06- 3.46 GHz	2,240,000	740,000	115,000
67	24	48	300	3.06- 3.46 GHz	2,240,000	740,000	115,000
68	24	64	292	3.06- 3.46 GHz	2,240,000	740,000	140,000
69	24	128	300	3.06- 3.46 GHz	3,100,000	1,000,000	180,000
70	24	48	240	3.36- 3.60 GHz	2,410,000	800,000	140,000
71	24	64	600	3.36- 3.60 GHz	2,410,000	800,000	140,000
72	24	32	500	3.36- 3.60 GHz	2,410,000	800,000	150,000
73	24	256	440	3.46-3.73 GHz	5,730,000	1,910,000	150,000
74	24	48	900	3.46-3.73 GHz	2,580,000	860,000	150,000
75	32	32	1.2 TB	2.60- 3.40 GHz	3,450,000	1,150,000	150,000
76	40	32	300	1.70- 2.10 GHz	2,410,000	800,000	230,000
77	40	32	900	3.00- 3.60 GHz	4,140,000	1,380,000	230,000
78	40	128	240+900	3.00- 3.60 GHz	6,090,000	2,030,000	230,000
79	40	64	584	3.00- 3.60 GHz	4,650,000	1,550,000	230,000
80	40	64	584	3.00- 3.60 GHz	4,650,000	1,550,000	230,000
81	40	64	240+300	3.00- 3.60 GHz	4,710,000	1,570,000	230,000
82	40	64	900	3.00- 3.60 GHz	5,000,000	1,600,000	230,000
83	40	64	900	3.00- 3.60 GHz	5,000,000	1,600,000	230,000
84	40	96	900	3.00- 3.60 GHz	5,170,000	1,720,000	280,000
85	40	128	240	3.00- 3.60 GHz	5,340,000	1,780,000	280,000
86	40	128	584	3.00- 3.60 GHz	5,520,000	1,840,000	280,000
87	48	64	584	2.40- 3.20 GHz	5,170,000	1,720,000	340,000
88	48	32	240	2.50- 2.90 GHz	4,480,000	1,490,000	340,000
89	48	32	292	2.50- 2.90 GHz	4,480,000	1,490,000	340,000
90	48	48	900	2.50- 2.90 GHz	5,000,000	1,660,000	340,000
91	48	64	600	2.50- 2.90 GHz	5,340,000	1,780,000	340,000
92	48	96	900	2.50- 2.90 GHz	5,860,000	1,950,000	340,000
93	48	256	240+1.8 TB	2.50- 2.90 GHz	8,910,000	2,970,000	340,000
94	48	64	300	2.70- 3.50 GHz	5,460,000	1,820,000	340,000
95	48	64	240	2.70- 3.50 GHz	5,170,000	1,720,000	340,000
96	48	64	240	2.70- 3.50 GHz	5,340,000	1,780,000	340,000
97	48	64	584	2.70- 3.50 GHz	5,520,000	1,840,000	340,000
98	48	64	900	2.70- 3.50 GHz	5,690,000	1,890,000	340,000
99	48	128	300	2.70- 3.50 GHz	5,980,000	1,990,000	340,000
100	48	128	600+1.8 TB	2.70- 3.50 GHz	7,240,000	2,410,000	340,000
101	48	96	900	2.70- 3.50 GHz	6,030,000	2,010,000	400,000
102	48	128	300+1.8 TB	2.70- 3.50 GHz	7,240,000	2,410,000	460,000
103	48	128	300	2.70- 3.50 GHz	6,210,000	2,070,000	460,000
104	48	128	600	2.70- 3.50 GHz	6,380,000	2,120,000	460,000
105	48	128	600	2.70- 3.50 GHz	6,380,000	2,120,000	460,000
106	48	128	900	2.70- 3.50 GHz	6,210,000	2,070,000	460,000
107	48	128	900	2.70- 3.50 GHz	6,210,000	2,070,000	460,000
108	48	64	300	2.50- 3.30 GHz	5,170,000	1,720,000	460,000
109	56	64	120	2.40- 3.30 GHz	5,170,000	1,720,000	460,000
110	56	128	120	2.40- 3.30 GHz	6,720,000	2,240,000	460,000
111	56	64	300	2.40- 3.30 GHz	5,340,000	1,780,000	460,000
	56	64	300	2.40- 3.30 GHz	5,340,000	1,780,000	460,000
112	56	64	300+1.8 TB	2.40- 3.30 GHz	6,720,000	2,240,000	460,000
113	56	64	600	2.40- 3.30 GHz	5,520,000	1,840,000	460,000
114	56	64	600	2.40- 3.30 GHz	5,520,000	1,840,000	460,000
115	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
116	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
117	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
118	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
119	56	64	600+1.8 TB	2.40- 3.30 GHz	6,900,000	2,300,000	460,000
120	56	128	600	2.40- 3.30 GHz	6,550,000	2,180,000	460,000
121	72	64	250	2.30- 3.60 GHz	8,280,000	2,760,000	570,000
122	72	64	900	2.30- 3.60 GHz	8,280,000	2,760,000	570,000
123	80	128	600	2.00- 2.20 GHz	5,520,000	1,840,000	570,000
124	88	256	600	2.20- 3.60 GHz	11,500,000	3,830,000	690,000
125	120	256	900	2.80- 3.40 GHz	12,070,000	4,020,000	690,000
126	176	256	900	2.20- 3.30 GHz	18,970,000	6,320,000	1,000,000