Les réseaux prennent en charge d’importantes charges de travail dans des environnements informatiques d’entreprise complexes. Avec le calcul haute performance (HPC) et les applications d’IA et d’apprentissage profond, les entreprises doivent répondre à des exigences croissantes en matière de cycles de calcul plus rapides, de débits de transfert de données supérieurs et de connectivité optimale.
En outre, des mesures de sécurité strictes exigent des niveaux de chiffrement plus élevés. Et, à mesure que les utilisateurs s’appuient sur ces systèmes pour en faire davantage, ils s’attendent à ce qu’ils fonctionnent de manière fluide et efficace. La complexité croissante entraîne une demande accrue en bande passante et en débit, ce qui nécessite une infrastructure réseau capable de suivre le rythme des charges de travail actuelles. C’est pourquoi le calcul haute performance vise à améliorer tous les aspects de l’architecture et de l’efficacité des systèmes.
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Qu’est-ce que le calcul haute performance ?
Le calcul haute performance (HPC) désigne des systèmes informatiques capables d’effectuer des calculs complexes à des vitesses exceptionnellement élevées. Les systèmes HPC sont souvent utilisés pour la recherche scientifique, les simulations et la modélisation en ingénierie, ainsi que l’analyse de données.
L’expression « haute performance » renvoie à la fois à la vitesse et à l’efficacité. Les systèmes HPC sont conçus pour les tâches nécessitant d’importantes capacités de calcul, afin de les exécuter plus rapidement que d’autres types d’ordinateurs. Ils consomment également moins d’énergie que les ordinateurs traditionnels, ce qui les rend mieux adaptés aux sites distants ou aux environnements où l’accès à l’électricité est limité.
Qu’est-ce que le HPC dans les réseaux ?
Dans les réseaux, le calcul haute performance (HPC) désigne une infrastructure réseau capable de prendre en charge une bande passante élevée, une faible latence et de nombreuses connexions simultanées. L’objectif du HPC est d’offrir de meilleures performances et une meilleure évolutivité pour des applications telles que le streaming vidéo, les jeux en ligne et les réseaux de diffusion de contenu. Plusieurs approches permettent de mettre en œuvre le HPC dans les réseaux, notamment les solutions de stockage défini par logiciel et les technologies de virtualisation.
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10 tendances des réseaux dans le calcul haute performance
Il suffit d’observer l’évolution des composants d’infrastructure pour constater l’importance des réseaux. Avec l’essor des clouds publics et privés, des réseaux définis par logiciel (SDN), de la virtualisation des fonctions réseau (NFV) et de la généralisation du logiciel, il est clair que les réseaux sont essentiels aux architectures de calcul haute performance (HPC).
1) Déport du traitement
Cette tendance consiste à transférer les charges de traitement des serveurs vers d’autres appareils dotés de matériel spécialisé conçu pour des calculs spécifiques, comme les unités de traitement graphique (GPU) ou les réseaux de portes programmables (FPGA). En déportant certaines charges de travail vers ces types de matériel, il est possible d’accélérer les applications tout en réduisant le coût total de possession (TCO), puisqu’il n’est pas nécessaire d’acheter autant de serveurs.
2) Virtualisation
À mesure que les entreprises dépendent davantage de leur infrastructure informatique, elles doivent pouvoir garantir sa disponibilité même en cas de défaillance des systèmes physiques. Une solution consiste à recourir à la virtualisation, qui permet à plusieurs systèmes d’exploitation — et donc à plusieurs applications — de s’exécuter simultanément sur un même serveur physique. Bien que la virtualisation ne soit pas une technologie nouvelle, elle a gagné en maturité au fil du temps et offre désormais une flexibilité inégalée.
3) Accélérateurs
Un accélérateur est un dispositif matériel utilisé pour accélérer une application ou un processus au-delà de ce qui serait possible avec les seuls processeurs. Il peut s’agir de GPU, de FPGA, de DSP (traitement numérique du signal) et d’ASIC (circuits intégrés dédiés). Ces technologies fonctionnent différemment, mais poursuivent des objectifs similaires : elles permettent aux entreprises d’accomplir davantage en moins de temps, avec moins d’énergie et de ressources système.
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4) Accès au stockage des données
Les centres de données actuels s’appuient largement sur la mémoire flash pour améliorer les performances et accroître l’efficacité. La mémoire flash offre des vitesses de lecture et d’écriture supérieures à celles des disques durs traditionnels (HDD), ce qui la rend particulièrement adaptée aux applications nécessitant une récupération rapide des données, comme les bases de données et les clusters de calcul haute performance.
Cependant, la mémoire flash n’est pas éternelle : ses cellules s’usent après des milliers d’écritures, ce qui signifie qu’elles doivent finir par être remplacées. Pour résoudre ce problème, les fournisseurs ont commencé à développer diverses nouvelles technologies de stockage, notamment la mémoire à changement de phase (PCM), la mémoire vive magnétorésistive (MRAM) et la mémoire vive résistive (ReRAM).
5) Réseaux définis par logiciel
SDN est un terme générique qui englobe plusieurs approches de gestion des ressources informatiques. Au cœur de la plupart des stratégies SDN se trouve toutefois la séparation des applications et des services du matériel sous-jacent, puis l’automatisation du provisionnement, de la configuration et de la gestion de ces ressources. Cette approche permet aux administrateurs informatiques d’ajouter et de supprimer plus facilement des ressources de leurs réseaux, et de personnaliser plus aisément le réseau pour répondre à l’évolution des besoins de l’entreprise.
6) Automatisation
Grâce à l’automatisation, les professionnels de l’informatique peuvent utiliser des logiciels pour gérer d’importantes ressources réseau sans intervention humaine. Cette tendance aidera les entreprises à réduire leurs coûts en diminuant les dépenses de main-d’œuvre et à améliorer la fiabilité du réseau en éliminant les erreurs humaines lors de tâches courantes comme la configuration d’un nouveau commutateur ou routeur. En outre, l’automatisation peut aider les services informatiques à faire évoluer plus rapidement leurs réseaux lorsque les besoins de l’entreprise changent, afin d’offrir un meilleur service avec moins de ressources.
L’avenir des réseaux sera porté par l’automatisation, qui peut aider les services informatiques à faire évoluer plus rapidement leurs réseaux lorsque les besoins de l’entreprise changent, afin d’offrir un meilleur service avec moins de ressources. L’automatisation joue également un rôle clé dans les autres tendances, comme la virtualisation et le SDN. Elle peut aider les services informatiques à faire évoluer plus rapidement leurs réseaux lorsque les besoins de l’entreprise changent, afin d’offrir un meilleur service avec moins de ressources.
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7) Intelligence artificielle (IA) et apprentissage automatique (ML)
L’intelligence artificielle (IA) et l’apprentissage automatique (ML) dans le HPC gagnent en importance. Ces deux notions sont liées au concept de prise de décision automatisée, même si leur mise en œuvre diffère. L’IA est une catégorie plus large qui englobe diverses techniques permettant de programmer les ordinateurs pour qu’ils se comportent intelligemment. L’apprentissage automatique, en revanche, est un sous-ensemble de l’IA qui vise à développer des systèmes capables d’apprendre de l’expérience et de s’adapter à de nouvelles situations.
8) Normes de réseau du secteur
Le HPC étant un secteur gourmand en données, avec des exigences élevées en matière de bande passante et de faible latence, il s’appuie sur des interfaces de communication de données conformes aux normes du secteur, comme InfiniBand (IB) et l’Ethernet. Les chercheurs pourront ainsi associer librement les composants matériels qui répondent le mieux à leurs besoins. En outre, de nombreux systèmes disposent de plusieurs types de ports, afin de permettre aux utilisateurs de les personnaliser en fonction des besoins de leurs projets.
9) Informatique en périphérie
L’informatique en périphérie consiste à placer les ressources de traitement des données aussi près que possible de leur source. Cette stratégie peut accélérer les applications et réduire la congestion du réseau en diminuant le temps nécessaire aux données pour faire l’aller-retour entre les serveurs distants et les utilisateurs finaux.
L’informatique en périphérie améliore également la sécurité en conservant les informations sensibles sur les réseaux de l’entreprise au lieu de les transmettre via des connexions publiques.
10) Cloud
Les charges de travail HPC s’exécutent de plus en plus dans le cloud. Le cloud computing est un choix populaire pour les charges de travail HPC, en particulier pour les entreprises qui doivent augmenter ou réduire leurs ressources au gré de l’évolution de leurs besoins. Les fournisseurs cloud proposent généralement une tarification à l’usage, ce qui facilite l’augmentation ou la réduction des ressources selon les besoins. En outre, ils offrent un large éventail d’outils, ce qui crée davantage de synergies potentielles avec les solutions HPC.