云上弹性 HPC:AWS ParallelCluster 与按需集群实战
把 HPC 搬上云,弹性是最大红利也是最大复杂度。本文系统讲解云上 HPC 架构:AWS ParallelCluster 集群编排、弹性伸缩与 Spot 实例、EBS 与 FSx for Lustre 存储、EFA/RDXMA 高性能网络、作业调度与成本优化,以及「突发负载上云、稳态负载本地」的混合策略与迁移决策。
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把 HPC 搬上云,弹性是最大红利也是最大复杂度。本文系统讲解云上 HPC 架构:AWS ParallelCluster 集群编排、弹性伸缩与 Spot 实例、EBS 与 FSx for Lustre 存储、EFA/RDXMA 高性能网络、作业调度与成本优化,以及「突发负载上云、稳态负载本地」的混合策略与迁移决策。
Python 生态的分布式计算两巨头:Dask 与 Ray。本文系统讲解 Dask 的惰性图计算与 DataFrame/数组扩展、Ray 的 actor/task 并行模型、集群启动与资源调度、两者选型对比,以及大数据预处理、RL 训练、服务化部署的真实落地模式。
Kubernetes 正成为新一代 HPC/AI 工作负载的调度平台。本文系统讲解 K8s 调度 HPC 作业:Pod/Job 模型、GPU 资源声明与设备插件、Kueue 与 Volcano 批调度器、KubeRay 运行分布式训练、MPI Operator 多节点作业、存储与网络考虑,以及超算工作流迁移到 K8s 的取舍。
基准测试是衡量 HPC 系统的标尺。本文系统讲解 HPL/Linpack 的理论与实践:浮点峰值与实测性能、HPL 的参数调优(N/P×Q/block size)、HPCG 面向真实应用的基准、TOP500 与 Green500 排名、跑分的常见陷阱,以及基准测试如何指导系统选型与调优。
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系统讲解 HPC 性能剖析方法学,深入 perf 与火焰图、gprof、Intel VTune、AMD uProf、NVIDIA Nsight 及 MPI 通信剖析工具 mpiP/TAU 的使用与热点瓶颈分级。
解析大规模系统故障特征与容错架构,深入 Checkpoint/Restart 的周期/增量/分层策略、SCR/DMTCP 检查点库、ULFM 消息传递容错与异步复制恢复的生产实践。
解析 HPC 场景下容器技术的选型逻辑,深入 Singularity/Apptainer 的 SIF 镜像格式、无特权运行机制、Docker 镜像转换、MPI 与 Conda 集成以及可复现性保障。
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深入剖析 Slurm 集群调度架构、作业提交、分区配置与调度策略,提供配置示例和常用命令速查表。
深入讲解 Roofline 模型的计算强度、内存带宽天花板与计算天花板,结合工具与案例分析判定 memory-bound 与 compute-bound。
ROCm 平台架构、HIP 编程模型、hipify 迁移工具及与 CUDA 深度对比,覆盖性能调优、容器化部署与多 GPU 分布式训练
系统讲解 PETSc 体系结构与核心 API,涵盖稀疏矩阵格式、线性求解器选择、非线性求解、并行组装及性能剖析,附完整 C 代码示例。
深入解析 OpenMP 并行构造、调度策略、同步原语与任务并行,配合 C 代码示例与性能实验对比。
OpenFOAM 框架结构、网格生成、边界条件与并行运行实战指南
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深入讲解 InfiniBand 网络架构、RDMA 操作类型、RoCEv2 与原生 IB 对比、性能调优及 MPI over RDMA 实践。