Executar simulações de dinâmica de fluídos computacional (CFD) no AzureRunning computational fluid dynamics (CFD) simulations on Azure

Simulações de computacionais de fluidos (CFD) requerem tempo de computação significativa, juntamente com o hardware especializado.Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations require significant compute time along with specialized hardware. À medida que aumenta a utilização do cluster, aumentam os tempos de simulação e o uso de grade geral, que leva a problemas com a capacidade de reserva e tempos de fila longa.As cluster usage increases, simulation times and overall grid use grow, leading to issues with spare capacity and long queue times. Adicionar hardware físico pode ser Caro e poderão não ficar alinhadas aos picos de utilização e vales que atravessa uma empresa.Adding physical hardware can be expensive, and may not align to the usage peaks and valleys that a business goes through. Ao tirar partido do Azure, muitos desses desafios podem ser ultrapassados reduções sem despesas de investimento.By taking advantage of Azure, many of these challenges can be overcome with no capital expenditure.

O Azure disponibiliza o hardware que tem de executar os trabalhos CFD em máquinas de virtuais GPU e CPU.Azure provides the hardware you need to run your CFD jobs on both GPU and CPU virtual machines. RDMA (acesso remoto direto à memória) ativados tamanhos de VM têm das redes baseadas em FDR InfiniBand, que permite a comunicação de MPI (Message Passing Interface) de baixa latência.RDMA (Remote Direct Memory Access) enabled VM sizes have FDR InfiniBand-based networking which allows for low latency MPI (Message Passing Interface) communication. Combinado com o vFXT Avere, que fornece um sistema de ficheiros em cluster de escala empresarial, os clientes podem garantir débito máximo para operações de leitura no Azure.Combined with the Avere vFXT, which provides an enterprise-scale clustered file system, customers can ensure maximum throughput for read operations in Azure.

Para simplificar a criação, o gerenciamento e a otimização de HPC clusters, CycleCloud do Azure pode ser utilizado para aprovisionar clusters e orquestrar dados em cenários híbridos e na cloud.To simplify the creation, management, and optimization of HPC clusters, Azure CycleCloud can be used to provision clusters and orchestrate data in both hybrid and cloud scenarios. Ao monitorizar as tarefas pendentes, CycleCloud iniciará automaticamente computadores sob demanda, em que paga apenas aquilo que utiliza, ligado para o agendador de carga de trabalho da sua preferência.By monitoring the pending jobs, CycleCloud will automatically launch on-demand compute, where you only pay for what you use, connected to the workload scheduler of your choice.

Casos de utilização relevantesRelevant use cases

Outros setores relevantes para as aplicações de CFD incluem:Other relevant industries for CFD applications include:

  • AeronauticsAeronautics
  • AutomóvelAutomotive
  • Criando HVACBuilding HVAC
  • Petróleo e gásOil and gas
  • Ciências da vidaLife sciences

ArquiteturaArchitecture

Diagrama da arquitetura

Este diagrama apresenta uma visão geral de um design híbrido típico fornecendo a tarefa de monitorização de nós pedido no Azure:This diagram shows a high-level overview of a typical hybrid design providing job monitoring of the on-demand nodes in Azure:

  1. Ligar ao servidor CycleCloud do Azure para configurar o cluster.Connect to the Azure CycleCloud server to configure the cluster.
  2. Configurar e criar o nó principal do cluster, a utilização de máquinas RDMA ativado para MPI.Configure and create the cluster head node, using RDMA enabled machines for MPI.
  3. Adicionar e configurar o nó principal no local.Add and configure the on-premises head node.
  4. Se existirem recursos suficientes, Azure CycleCloud dimensionará (ou diminuindo) recursos de computação no Azure.If there are insufficient resources, Azure CycleCloud will scale up (or down) compute resources in Azure. Um limite predeterminado pode ser definido para impedir que ao longo de alocação.A predetermined limit can be defined to prevent over allocation.
  5. Tarefas alocadas para os nós de execução.Tasks allocated to the execute nodes.
  6. Dados armazenados em cache no Azure a partir do servidor NFS no local.Data cached in Azure from on-premises NFS server.
  7. Dados lidos do vFXT Avere para a cache do Azure.Data read in from the Avere vFXT for Azure cache.
  8. Informações de trabalhos e tarefas reencaminhadas para o servidor de CycleCloud do Azure.Job and task information relayed to the Azure CycleCloud server.

ComponentesComponents

  • [Azure CycleCloud] cyclecloud uma ferramenta para criar, gerenciar, operar e otimizar clusters HPC e Macrocomputação no Azure.Azure CycleCloud a tool for creating, managing, operating, and optimizing HPC and Big Compute clusters in Azure.
  • [Avere vFXT no Azure] avere é utilizado para fornecer um sistema de ficheiros em cluster de escala empresarial, criado para a cloud.Avere vFXT on Azure is used to provide an enterprise-scale clustered file system built for the cloud.
  • [Máquinas de virtuais (VMs) do Azure] vms são utilizados para criar um conjunto estático de instâncias de computação.Azure Virtual Machines (VMs) are used to create a static set of compute instances.
  • [Conjuntos de dimensionamento de máquinas virtuais (conjunto de dimensionamento de máquinas virtuais)] vmss fornecem um grupo de VMs idênticas, com capacidade de que está a ser aumentados vertical ou horizontalmente por CycleCloud do Azure.Virtual Machine Scale Sets (virtual machine scale set) provide a group of identical VMs capable of being scaled up or down by Azure CycleCloud.
  • Contas de armazenamento do Azure são utilizados para sincronização e retenção de dados.Azure Storage accounts are used for synchronization and data retention.
  • Redes virtuais ativar vários tipos de recursos do Azure, tais como máquinas virtuais do Azure (VMs), para comunicar de forma segura com uns aos outros, internet e redes no local.Virtual Networks enable many types of Azure resources, such as Azure Virtual Machines (VMs), to securely communicate with each other, the internet, and on-premises networks.

AlternativasAlternatives

Os clientes também podem utilizar CycleCloud do Azure para criar uma grade inteiramente no Azure.Customers can also use Azure CycleCloud to create a grid entirely in Azure. Nessa configuração, o servidor de Azure CycleCloud é executado na sua subscrição do Azure.In this setup, the Azure CycleCloud server is run within your Azure subscription.

Para uma abordagem de aplicativo moderno em que a gestão de um agendador de carga de trabalho não é necessária, [do Azure Batch] batch pode ajudar.For a modern application approach where management of a workload scheduler is not needed, Azure Batch can help. O Azure Batch pode executar aplicações de computação em larga escala paralela e de alto desempenho (HPC) com eficiência na cloud.Azure Batch can run large-scale parallel and high-performance computing (HPC) applications efficiently in the cloud. O Azure Batch permite-lhe definir os recursos de computação do Azure para executar as aplicações em paralelo ou ao dimensionar sem configurar ou gerir a infraestrutura de manualmente.Azure Batch allows you to define the Azure compute resources to execute your applications in parallel or at scale without manually configuring or managing infrastructure. O Azure Batch agendas de tarefas de computação intensiva e dinamicamente adiciona e remove recursos de computação com base nos seus requisitos.Azure Batch schedules compute-intensive tasks and dynamically adds and removes compute resources based on your requirements.

Escalabilidade e segurançaScalability, and Security

Dimensionamento execute nós no Azure CycleCloud podem ser realizado um manualmente ou utilizar o dimensionamento automático.Scaling the execute nodes on Azure CycleCloud can be accomplished either manually or using autoscaling. Para obter mais informações, consulte dimensionamento automático de CycleCloud.For more information, see CycleCloud Autoscaling.

Para obter orientações gerais sobre como criar soluções seguras, consulte a documentação de segurança do Azure.For general guidance on designing secure solutions, see the Azure security documentation.

Implementar o cenárioDeploy the scenario

Pré-requisitosPrerequisites

Siga estes passos antes de implementar o modelo do Resource Manager:Follow these steps before deploying the Resource Manager template:

  1. Criar uma [principal de serviço] cycle-svcprin para recuperar o appId, displayName, nome, senha e inquilino.Create a service principal for retrieving the appId, displayName, name, password, and tenant.

  2. Gerar uma [par de chaves SSH] cycle-ssh para iniciar sessão em segurança para o servidor de CycleCloud.Generate an SSH key pair to sign in securely to the CycleCloud server.

  3. [Inicie sessão no servidor de CycleCloud] cycle-login para configurar e criar um novo cluster.Log into the CycleCloud server to configure and create a new cluster.

  4. Criar um cluster.Create a cluster.

A Cache de Avere é uma solução opcional que pode aumentar drasticamente débito para os dados de trabalho de aplicação de leitura.The Avere Cache is an optional solution that can drastically increase read throughput for the application job data. Avere vFXT para o Azure resolve o problema de executar estas aplicações de HPC empresariais na cloud ao tirar partido dos dados armazenados no local ou no armazenamento de Blobs do Azure.Avere vFXT for Azure solves the problem of running these enterprise HPC applications in the cloud while leveraging data stored on-premises or in Azure Blob storage.

Para organizações que estiver a planear uma infraestrutura híbrida com o armazenamento no local e de informática na cloud, aplicações de HPC podem "períodos de rajada de" para o Azure com dados armazenados em dispositivos NAS e acelerar a CPUs virtuais conforme necessário.For organizations that are planning for a hybrid infrastructure with both on-premises storage and cloud computing, HPC applications can “burst” into Azure using data stored in NAS devices and spin up virtual CPUs as needed. O conjunto de dados nunca é completamente movido para a cloud.The data set is never moved completely into the cloud. Os bytes de pedido são temporariamente colocados em cache com um cluster de Avere durante o processamento.The requested bytes are temporarily cached using an Avere cluster during processing.

Para definir e configurar uma instalação de vFXT Avere, siga os Avere instalação e configuração da guia.To set up and configure an Avere vFXT installation, follow the Avere Setup and Configuration guide.

PreçosPricing

O custo de executar uma implementação de HPC com o servidor de CycleCloud irá variar dependendo de vários fatores.The cost of running an HPC implementation using CycleCloud server will vary depending on a number of factors. Por exemplo, CycleCloud é cobrada pela quantidade de tempo de computação que é utilizado com o servidor mestre e CycleCloud normalmente a ser constantemente alocadas e executadas.For example, CycleCloud is charged by the amount of compute time that is used, with the Master and CycleCloud server typically being constantly allocated and running. O custo de execução Execute nós dependerá de quanto estes estão operacionais e em execução, bem como qual será o tamanho é utilizado.The cost of running the Execute nodes will depend on how long these are up and running as well as what size is used. Os custos do Azure normais para armazenamento e rede também se aplicam.The normal Azure charges for storage and networking also apply.

Este cenário mostra como CFD aplicações podem ser executadas no Azure, para que as máquinas exigirá a funcionalidade RDMA, que só está disponível em tamanhos VM específicos.This scenario shows how CFD applications can be run in Azure, so the machines will require RDMA functionality, which is only available on specific VM sizes. Seguem-se exemplos de custos que poderiam ser incorridos para um conjunto de dimensionamento é alocado continuamente para oito horas por dia durante um mês, com a saída de dados de 1 TB.The following are examples of costs that could be incurred for a scale set that is allocated continuously for eight hours per day for one month, with data egress of 1 TB. Ele também inclui preços para o servidor de CycleCloud do Azure e o vFXT Avere para instalação do Azure:It also includes pricing for the Azure CycleCloud server and the Avere vFXT for Azure install:

  • Região: Europa do NorteRegion: North Europe
  • Servidor CycleCloud do Azure: 1 x D3 padrão (4 x HDD de padrão de CPUs, 14 GB de memória, 32 GB)Azure CycleCloud Server: 1 x Standard D3 (4 x CPUs, 14 GB Memory, Standard HDD 32 GB)
  • Servidor de Master CycleCloud do Azure: 1 x Standard D12 v (4 x CPUs, 28 GB de memória, padrão HDD 32 GB)Azure CycleCloud Master Server: 1 x Standard D12 v (4 x CPUs, 28 GB Memory, Standard HDD 32 GB)
  • Matriz de nó de CycleCloud do Azure: 10 vezes Standard H16r (16 x CPUs, 112 GB de memória)Azure CycleCloud Node Array: 10 x Standard H16r (16 x CPUs, 112 GB Memory)
  • Avere vFXT num Cluster do Azure: 3 x D16s v3 (200 GB SO, o disco de dados de 1 TB de Premium SSD)Avere vFXT on Azure Cluster: 3 x D16s v3 (200 GB OS, Premium SSD 1-TB data disk)
  • Saída de dados: 1 TBData Egress: 1 TB

Veja esta [estimativa de preço] pricing para o hardware listado acima.Review this price estimate for the hardware listed above.

Próximos PassosNext Steps

Assim que tiver implantado o exemplo, saiba mais sobre Azure CycleCloud.Once you've deployed the sample, learn more about Azure CycleCloud.