L’UberCloud HPC Experiment vu de l’intérieur
By and   |  March 10, 2014

Equipe 58 – Simulation des flux d’air dans une soufflerie autour d’un vélo et d’un cycliste.

3 – Le marché du Cloud HPC, fournisseurs et applications

Si le marché des services Cloud aux entreprises représente aujourd’hui 5 % des dépenses mondiales IT, ceux qui concernent plus particulièrement le HPC restent loin derrière. Les principales données disponibles dans ce domaine proviennent d’IDC et découlent d’une étude internationale couvrant 905 sites HPC de différentes tailles dans les secteurs administratifs, académiques et industriels [4]. Un résumé de cette étude a été présenté lors de la conférence ISC Cloud à Heidelberg en septembre 2013. Ils montrent que 23,5 % des sites utilisent le Cloud d’une façon ou d’une autre – un chiffre en croissance notable par rapport aux 13,8 % de 2011. Un peu moins de la moitié de ces sites avaient choisi un Cloud privé, le reste utilisant un Cloud public (probablement en phase de démarrage).

3.A – Adoption du Cloud HPC par les PME

Toutefois, lors de son étude, IDC n’a pas pris en considération un secteur important, celui du manufacturing numérique, et notamment ceux des utilisateurs qui ne travaillent que sur des stations de bureau pour la simulation et la production. Il s’agit d’ingénieurs des secteurs de l’analyse structurelle, de l’aérodynamisme, de la mécanique des fluides, de la résistance à la collision, de tests environnementaux, du génie des procédés et de la mise en production. D’après Jon Peddie [5], le marché global des stations de travail représente actuellement 7 milliards de dollars, soit environ 3,5 millions d’unités par an et environ 20 millions d’utilisateurs – autant de candidats potentiels au HPC dans le Cloud.

On trouve confirmation de ce potentiel de croissance dans une étude de Intersect360/NCMS sur la modélisation et la simulation, étude effectuée auprès de 260 industriels américains [6] et que nous estimons toujours valide. Les chiffres montrent qu’en 2010, 61 % des entreprises de plus de 10 000 employés utilisaient les technologies HPC, contre seulement 8 % pour les autres. En revanche, 72 % des utilisateurs de solutions de CAE estimaient qu’ils auraient avantage à adopter des solutions plus performantes. Il existe évidemment des freins au développement du HPC, plus particulièrement dans les entreprises de taille intermédiaire, parmi lesquels le sempiternel TCO et les procédures d’achat. Rien d’étonnant, donc, à ce que, pour ces entreprises, le HPC dans le Cloud en soit encore au stade du démarrage.

Equipe 52 – Simulations haute résolution des évacuations dans un système de combustion. Les contours des champs de températures sont issus d’OpenFOAM.

Reste que les perspectives de développement à court terme sont intéressantes. D’abord parce que la presse spécialisée couvre régulièrement la question en évangélisant les décideurs sur les bénéfices du calcul intensif, sur site ou dans le Nuage. Ensuite, parce que l’omniprésence des ERP et des CRM plaide pour le développement du Cloud productif dans l’industrie, et par voie de conséquence du Cloud HPC. Ajoutons que les grands industriels ont tendance à pousser leurs fournisseurs dans la voie de la simulation numérique. Enfin, des initiatives régionales ou globales telles que le “Missing Middle” et l’UberCloud HPC Experiment aident à promouvoir le concept, mois après mois.

3.B – De plus en plus de fournisseurs de Cloud HPC

Depuis cinq ans, des centaines de fournisseurs de services Cloud (CSP) sont arrivés sur le marché, qui proposent des ressources matérielles, logicielles et le support technique ad hoc. Parmi eux, on peut citer Amazon Web Services, CloudSigma, Fujitsu TC Cloud, GOMPUTE, GreenButton, MEGWARE, Microsoft Azure, Nimbix, OCF, Oxalya/OVH, Penguin Computing, Rescale, Sabalcore Computing Inc, Serviware/Bull, SGI, SICOS, TotalCAE et Transtec (plus de fournisseurs ici). Dans le même temps, de plus en plus de centres de calcul ouvrent l’accès à leurs clusters aux acteurs économiques locaux ou régionaux, sur la base d’une facturation à l’utilisation lorsque celle-ci n’est pas gratuite. C’est le cas par exemple des universités Georgia Tech et Rutgers, du NCSA ou du San Diego Supercomputer Center aux USA, du CESGA Supercomputing Centre et de FCSCL en Espagne, de CILEA en Italie, de GRNET en Grèce, de HSR en Suisse, de Monash University en Australie, de SARA aux Pays-Bas et, bien sûr, des Mésocentres en France.

Equipe 30 – Etude de transfert thermique. Pièce en 2D avec une entrée d’air sur le toit, une partie chaude sur le sol et une sortie d’air près du sol sur un mur latéral. L’image montre les champs de vélocité et de température.

A la fin des années 1990, de nombreux éditeurs de logiciels ont tenté de se faire une place parmi les fournisseurs de services applicatifs en offrant l’accès à leurs solutions à partir d’un navigateur web. La plupart ont échoué, principalement en raison de facteurs techniques ou psychologiques. Si, au niveau technique, les problèmes n’en sont plus, les ISV restent malgré tout sur leurs gardes, craignant que le paradigme Cloud mette à mal leur business model, basé sur des licences annuelles fixes ou flottantes. Une grande majorité de ces ISV considère toujours que les clients pourraient se tourner vers les services Cloud facturables à l’utilisation plutôt que d’acheter leurs logiciels et de les utiliser sur leurs propres systèmes. On peut comprendre ce souci mais le principe de réalité risque de les rattraper. D’autant que les ingénieurs qui se tournent vers le Cloud sont en fait tout à fait susceptibles de continuer à utiliser les produits en question sur leurs stations de travail pour les activités de R&D quotidiennes.

Sachant que le Cloud permet aux ingénieurs de travailler sur des simulations plus performantes et plus rapides [7], les ISV vont devoir se mettre à commercialiser des jetons à la demande, facturés à l’utilisation, à l’heure ou par abonnement, qui viendront de toutes façons s’ajouter au chiffre d’affaires résultant des licences sur stations de travail. Même pour les entreprises disposant d’un cluster HPC, le fait de passer de temps en temps par le Cloud permet d’améliorer l’efficacité et la flexibilité des équipes d’ingénieurs et des datacentres. Cette spirale est en quelque sorte vertueuse. Les ISV proposant des applications à la demande attireront à eux de nouveaux clients désireux de franchir le pas de la simulation – des clients qui n’auraient jamais envisagé d’acquérir une licence pour quelques jobs de modélisation seulement.

3.C – Le problème des licences à la demande

La question des licences logicielles dans le Cloud est toujours considérée comme un frein majeur à son adoption en masse. C’est particulièrement vrai pour les PME et les ETI, comme en témoigne une étude réalisée lors d’un webinar UberCloud en juin 2013 : la lenteur avec laquelle les ISV adoptent des modèles de licence Cloud plus souples était la préoccupation principale de 61 % des participants. Mais les temps changent : des acteurs majeurs regardent aujourd’hui la licence à la demande avec sensiblement plus d’intérêt (ANSYS, SIMULIA,…) ou offrent déjà des services SaaS (Autodesk Sim360, CD-adapco’s Power on Demand…). Une large majorité d’entre eux participent d’ailleurs à l’UberCloud HPC Experiment. C’est le cas notamment d’Acellera, Adaptive Computing, Advanced Cluster Systems, Advection Technologies, AMPS Technologies, ANSYS, Artes Calculi, Autodesk, BGI, BlackDog Endeavors, Bright Computing, CAELinux, CEI, Certara, CHAM, Ciespace, CloudioSphere, Cloudsoft, Cloudyn, eXact, CPUsage, Cycle Computing, Datadvance, ELEKS, Equalis, ESI Group, ESTECO, Expert Engineering Solutions, Fidesys, Flow Science, Foldyne Research, Friendship Systems, Gompute, GPU Systems, HCL Infoystems, HPC Solves, HPC Sphere, Kitware, Kuava, Landmark (Halliburton), MapR Technologies, micrOcost, migenius, MSC Software, Nice Software, Nimbus Informatics, Numerate, Open Source Research Institute, Ozen Engineering, Personal Peptides, Phenosystems, PlayPinion, Qtility Software, QuantConnect, Rescale, RMC Software, SimScale, SIMULIA, Stillwater Supercomputing, TECIC, TotalSim, TYCHO, Univa ou ecnore Visual Solutions…

Equipe 54 – Analyse d’une piscine dans une usine de désalinisation avec modélisation complexe de la surface air-eau.

3.D – La performance des applications dans le Cloud

Comme chacun sait, le spectre des applications HPC est des plus étendu. Pour schématiser, il y a d’un côté les applications massivement parallèles telles que les études de paramètres dans le secteur manufacturier ou le drug design, par exemple. Dans ces contextes, les codes tournent en parallèle sur de multiples cœurs, chaque paramètre mobilisant par exemple un cœur, ou bien, et de façon plus générale, les applications tournent sur un grand nombre de serveurs, chaque paramètre mobilisant un serveur (avec un parallélisme modéré sur les cœurs du serveur). Ces applications pourraient s’adapter sans problème aux infrastructures d’entreprise classiques. De l’autre côté, les applications distribuées ont besoin de communications performantes entre les tâches parallèles, et le plus souvent aussi d’une scalabilité qui requiert des machines HPC. Signalons pour être complets une troisième catégorie de codes caractérisés par des besoins de parallélisme médians, qui peuvent parfaitement tourner sur les cœurs parallèles d’un serveur lambda.

Trois éléments sont nécessaires pour qu’un centre de données Cloud puisse offrir un point d’accès unique à ce Cloud HPC hétérogène constitué de serveurs classiques HPC et de serveurs HPC : un portail convivial, un gestionnaire de ressources intelligent capable de diriger les applications vers les systèmes les plus adaptés et les ressources logicielles – en particulier les bibliothèques – nécessaires aux applications.

[Références]

[4] Steve Conway et al. IDC HPC End-User Special Study of Cloud Use in Technical Computing. Juin 2013.

[5] Jon Peddie. Workstations continue solid growth in Q3’13.

[6] Intersect360/NCMS study on Modeling and Simulation at 260 U.S. Manufacturers, Juillet 2010.

[7] Wolfgang Gentzsch, Why Are CAE Software Vendors Moving to the HPC Cloud?

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