北鯤雲：淺談雲計算與高性能計算的區別與聯繫_風聞

近年來，隨着人工智能、AI智藥等科技領域的火熱，以及阿里雲、騰訊雲、華為雲等互聯網大廠在各種場景下的成功應用。高性能計算、雲計算這類科技領域的詞彙也也逐漸進入人們的日常生活。那麼，什麼是雲計算呢？雲計算為什麼這麼火？雲計算與高性能計算又有着什麼樣的淵源?今天我們就詳細説一下雲計算與高性能計算的區別與聯繫。

在説雲計算就不得不提到傳統的高性能計算，高性能計算是也就是許多人都聽説過的HPC（High Performance Computing)。傳統高性能計算的範疇是十分寬泛的，包括並行計算、分佈式計算、計算機集羣以及網格計算。

並行計算，是指一種能夠讓多條指令同時進行的計算模式。可分為時間上的並行和空間上的並行。 時間上的並行就是指流水線技術，而空間上的並行則是指用多個處理器併發的執行計算。並行計算的目的就是提供單處理器無法提供的性能（處理器能力或存儲器），使用多處理器求解單個問題。 可以説，並行計算是雲計算的初始階段或者説是萌芽期，它為雲計算的發展提供了理論支持。

分佈式計算，是研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然後把這些部分分配給許多計算機進行處理，最後把這些計算結果綜合起來得到最終的結果。在分佈式計算的算法中，我們更加關注的是計算機間的通信而不是算法的步驟，因為分佈式計算的通信代價比起單節點對整體性能的影響權重要大得多。所以説，分佈式計算是網絡發展的產物，是由並行計算演化出的新模式：網絡並行計算。如果説並行計算為雲計算奠定了理論基礎，那麼分佈式計算則是雲計算實現的網絡技術支持。

計算機集羣，是指將一組鬆散集成的計算機軟件和/或硬件連接起來高度緊密地協作完成計算工作。簡單來説，我們可以把這一組鬆散的集成的計算機看作是一台計算機。集羣系統中的單個計算機被稱為節點，通常是通過局域網連接，但也有其它的可能連接方式。集羣計算機通常用來改進單個計算機的計算速度和/或可靠性。

正常情況下，集羣計算機比單個計算機（比如，工作站或超級計算機）性價比要高得多。根據組成集羣系統的計算機之間體系結構是否相同，集羣可分為同構與異構兩種。集羣計算機按功能和結構可以分為，高可用性集羣（High-availability (HA) clusters）、負載均衡集羣（Loadbalancing clusters）、高性能計算集羣（High-performance (HPC)clusters）、網格計算（Grid computing）。

網格計算是指通過利用多個獨立實體或機構中大量異構的計算機資源（處理器週期和磁盤存儲），採用統一開放的標準化訪問協議及接口，實現非集中控制式的資源訪問與協同式的問題求解，以達到系統服務質量高於其每個網格系統成員服務質量累加的總和。

網格計算其實是分佈式計算與計算機集羣發展到一定階段後的產物。其目的在於利用分散的網絡資源解決密集型計算問題。網格計算與虛擬組織的概念由此產生，它通過定義一系列的標準協議、中間件以及工具包，以實現對虛擬組織中資源的分配和調度。它的焦點在於支持跨域計算與異構資源整合的能力，這使它與傳統計算機集羣或簡單分佈式計算相區別。網格計算的發展，為雲計算提供了基本的網絡框架支持。

瞭解了以上傳統高性能計算的範疇，再來看雲計算就很容易理解了。前面我們有説過，並行計算是雲計算的理論基礎，分佈式計算則為雲計算的實現提供了網絡技術支持。而網格計算是對計算集羣的虛擬組織。同時也為為雲計算提供了基本的網絡框架支持。

因此，目前我們對雲計算的基本定義是一致的，即雲計算是並行計算、分佈式計算和網格計算的發展，或者説是這些概念的商業實現。雲計算不但包括分佈式計算還包括分佈式存儲和分佈式緩存。分佈式存儲又包括分佈式文件存儲和分佈式數據存儲。

總體而言，雲計算具備五個關鍵特點：①基於分佈式並行計算技術；②能夠實現規模化、彈性化的計算存儲；③用户服務的虛擬化與多級化；④受高性能計算與大數據存儲驅動；⑤服務資源的動態化、彈性化。

雲計算作為一個頗有前景的行業，不僅可以為用户提供一種全新的體驗，而且可以將很多的異構的計算機資源協調在一起，使用户通過網絡就可以獲取到無限的不受時間和空間限制的資源，更重要的是雲計算能夠有效節約成本，這也是很多組織採用雲產品的原因之一。例如，相比從前高昂的網站服務器託管價格，作為雲計算的基礎設施部署，雲服務器價格相對低廉且具有彈性合理的計費模式。