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(تومان)	روزانه(تومان)
گرافیک 3090 (24 گیگ)	56	64	250 Nvme	2.40- 3.30 GHz	9,600,000	3,200,000	400,000
گرافیک 3090 (24 گیگ)	56	64	250 Nvme	2.40- 3.30 GHz	9,600,000	3,200,000	400,000

محاسباتی:

شماره	CPU-Thread	RAM (GB)	حافظه (GB)	CPU-Speed	ماهیانه(تومان)	هفتگی	روزانه
1	16	4	300sas	2.40-2.70 GHz	510,000	170,000	40,000
2	16	12	300sas	2.40-2.70 GHz	820,000	273,333	50,000
3	16	24	292sas	2.40-2.70 GHz	990,000	330,000	50,000
4	24	32	600sas	2.40- 2.70 GHz	1,500,000	500,000	100,000
5	24	24	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
6	24	24	292sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
7	24	24	292sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
8	24	24	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
9	24	24	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
10	24	24	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
11	24	24	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
12	24	24	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
13	24	24	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,440,000	480,000	100,000
14	24	24	600sas	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	100,000
15	24	32	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,590,000	530,000	100,000
16	24	32	600sas	2.50- 2.90 GHz	1,800,000	600,000	100,000
17	24	48	290sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
18	24	48	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,710,000	570,000	100,000
19	24	48	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,710,000	570,000	100,000
20	24	48	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,710,000	570,000	100,000
21	24	48	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,710,000	570,000	100,000
22	24	48	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,710,000	570,000	100,000
23	24	48	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,710,000	570,000	100,000
24	24	64	300sas	2.50- 2.90 GHz	1,890,000	630,000	100,000
25	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
26	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
27	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
28	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
29	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
30	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
31	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
32	24	24	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
33	24	28	300sas	2.66-3.06 GHz	1,500,000	500,000	100,000
34	24	48	300sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
35	24	48	300sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
36	24	48	300sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
37	24	48	300sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
38	24	48	300sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
39	24	48	300sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
40	24	48	300sas	2.66-3.06 GHz	1,710,000	570,000	100,000
41	24	48	460 sas	2.66-3.06 GHz	1,800,000	600,000	100,000
42	24	48	600sas	2.66-3.06 GHz	2,000,000	666,667	100,000
43	24	64	292sas	2.66-3.06 GHz	1,890,000	630,000	100,000
44	24	64	300sas	2.66-3.06 GHz	1,890,000	630,000	100,000
45	24	64	300sas+300	2.66-3.06 GHz	2,100,000	700,000	100,000
46	24	64	300sas	2.80- 3.20 GHz	1,890,000	630,000	100,000
47	24	24	300sas	2.93-3.33 GHz	1,650,000	550,000	100,000
48	24	24	300sas	2.93-3.33 GHz	1,650,000	550,000	100,000
49	24	24	292sas	2.93- 3.33 GHz	1,650,000	550,000	100,000
50	24	32	300sas	2.93-3.33 GHz	1,800,000	600,000	100,000
51	24	32	300sas	2.93-3.33 GHz	1,800,000	600,000	100,000
52	24	48	290sas	2.93-3.33 GHz	1,950,000	650,000	100,000
53	24	48	300sas	2.93-3.33 GHz	1,950,000	650,000	100,000
54	24	48	300sas	2.93-3.33 GHz	1,950,000	650,000	100,000
55	24	48	300sas	2.93-3.33 GHz	1,950,000	650,000	100,000
56	24	48	300sas	2.93-3.33 GHz	1,950,000	650,000	100,000
57	24	48	300sas	2.93-3.33 GHz	1,950,000	650,000	110,000
58	24	64	300sas	2.93-3.33 GHz	2,100,000	700,000	100,000
59	24	64	300sas	2.93-3.33 GHz	2,100,000	700,000	100,000
64	24	64	300sas	2.93-3.33 GHz	2,100,000	700,000	100,000
60	24	64	592sas	2.93-3.33 GHz	2,250,000	750,000	100,000
61	24	64	292sas+300	2.93-3.33 GHz	2,250,000	750,000	110,000
62	24	64	584sas	2.93-3.33 GHz	2,250,000	750,000	100,000
63	24	128	300sas	2.93-3.33 GHz	2,700,000	900,000	130,000
65	24	32	300sas	3.06- 3.46 GHz	1,950,000	650,000	100,000
66	24	32	300sas	3.06- 3.46 GHz	1,950,000	650,000	100,000
67	24	48	300sas	3.06- 3.46 GHz	1,950,000	650,000	100,000
68	24	64	292sas	3.06- 3.46 GHz	2,100,000	700,000	120,000
69	24	128	300sas	3.06- 3.46 GHz	2,700,000	900,000	160,000
70	24	48	240ssd	3.36- 3.60 GHz	2,100,000	700,000	120,000
71	24	64	600sas	3.36- 3.60 GHz	2,100,000	700,000	120,000
72	24	64+56	500sas	3.36- 3.60 GHz	2,400,000	800,000	130,000
73	24	256	440sas	3.46-3.73 GHz	4,990,000	1,663,333	130,000
74	24	48	900sas	3.46-3.73 GHz	2,250,000	750,000	130,000
75	32	32	1.2T sas	2.60- 3.40 GHz	3,000,000	1,000,000	130,000
76	40	32	300sas	1.70- 2.10 GHz	2,100,000	700,000	200,000
77	40	32	900sas	3.00- 3.60 GHz	3,600,000	1,200,000	200,000
78	40	128	240ssd+900sas	3.00- 3.60 GHz	5,300,000	1,766,667	200,000
79	40	64	584sas	3.00- 3.60 GHz	4,050,000	1,350,000	200,000
80	40	64	584sas	3.00- 3.60 GHz	4,050,000	1,350,000	200,000
81	40	64	240ssd+300 sas	3.00- 3.60 GHz	4,100,000	1,366,667	200,000
82	40	64	900sas	3.00- 3.60 GHz	4,350,000	1,450,000	200,000
83	40	64	900sas	3.00- 3.60 GHz	4,350,000	1,450,000	200,000
84	40	96	900sas	3.00- 3.60 GHz	4,500,000	1,500,000	250,000
85	40	128	240ssd	3.00- 3.60 GHz	4,650,000	1,550,000	250,000
86	40	128	584sas	3.00- 3.60 GHz	4,800,000	1,600,000	250,000
87	48	64	584sas	2.40- 3.20 GHz	4,500,000	1,500,000	300,000
88	48	32	240ssd	2.50- 2.90 GHz	3,900,000	1,300,000	300,000
89	48	32	292sas	2.50- 2.90 GHz	3,900,000	1,300,000	300,000
90	48	48	900sas	2.50- 2.90 GHz	4,350,000	1,450,000	300,000
91	48	64	600sas	2.50- 2.90 GHz	4,650,000	1,550,000	300,000
92	48	96	900sas	2.50- 2.90 GHz	5,100,000	1,700,000	300,000
93	48	256	240ssd+1.8T	2.50- 2.90 GHz	7,750,000	2,583,333	300,000
94	48	64	300sas	2.70- 3.50 GHz	4,750,000	1,583,333	300,000
95	48	64	240ssd	2.70- 3.50 GHz	4,500,000	1,500,000	300,000
96	48	64	240ssd	2.70- 3.50 GHz	4,650,000	1,550,000	300,000
97	48	64	584sas	2.70- 3.50 GHz	4,800,000	1,600,000	300,000
98	48	64	900sas	2.70- 3.50 GHz	4,950,000	1,650,000	300,000
99	48	128	300sas	2.70- 3.50 GHz	5,200,000	1,733,333	300,000
100	48	128	600sas+1.8T	2.70- 3.50 GHz	6,300,000	2,100,000	300,000
101	48	96	900sas	2.70- 3.50 GHz	5,250,000	1,750,000	350,000
102	48	128	300sas+1.8T	2.70- 3.50 GHz	6,300,000	2,100,000	400,000
103	48	128	300sas	2.70- 3.50 GHz	5,400,000	1,800,000	400,000
104	48	128	600sas	2.70- 3.50 GHz	5,550,000	1,850,000	400,000
105	48	128	600sas	2.70- 3.50 GHz	5,550,000	1,850,000	400,000
106	48	128	900sas	2.70- 3.50 GHz	5,400,000	1,800,000	400,000
107	48	128	900sas	2.70- 3.50 GHz	5,400,000	1,800,000	400,000
108	48	64	300sas	2.50- 3.30 GHz	4,500,000	1,500,000	400,000
109	56	64	120ssd	2.40- 3.30 GHz	4,500,000	1,500,000	400,000
110	56	64	120ssd	2.40- 3.30 GHz	4,650,000	1,550,000	400,000
111	56	64	300sas	2.40- 3.30 GHz	4,650,000	1,550,000	400,000
	56	64	300sas	2.40- 3.30 GHz	4,650,000	1,550,000	400,000
112	56	64	300sas+1.8T	2.40- 3.30 GHz	5,850,000	1,950,000	400,000
113	56	64	600sas	2.40- 3.30 GHz	4,800,000	1,600,000	400,000
114	56	64	600sas	2.40- 3.30 GHz	4,800,000	1,600,000	400,000
115	56	64	900sas	2.40- 3.30 GHz	4,950,000	1,650,000	400,000
116	56	64	900sas	2.40- 3.30 GHz	4,950,000	1,650,000	400,000
117	56	64	900sas	2.40- 3.30 GHz	4,950,000	1,650,000	400,000
118	56	64	900sas	2.40- 3.30 GHz	4,950,000	1,650,000	400,000
119	56	64	600sas+1.8T	2.40- 3.30 GHz	6,000,000	2,000,000	400,000
120	56	128	600sas	2.40- 3.30 GHz	5,700,000	1,900,000	400,000
121	72	64	250 Nvme	2.30- 3.60 GHz	7,200,000	2,400,000	500,000
122	72	64	900sas	2.30- 3.60 GHz	7,200,000	2,400,000	500,000
123	80	128	600sas	2.00- 2.20 GHz	4,800,000	1,600,000	500,000
124	88	96	600sas	2.20- 3.60 GHz	10,000,000	3,300,000	600,000
125	120	256	900sas	2.80- 3.40 GHz	10,500,000	3,500,000	600,000
126	176	256	900sas	2.20- 3.30 GHz	16,500,000	5,500,000	900,000