Google推出以CentOS 7為基礎的高效能運算用VM映像檔

Google雲端推出專為高效能運算（HPC）設計的映像檔，該映像檔無論是在訊息傳遞介面（Message Passing Interface，MPI）基準測試，還是HPC應用程式基準測試，效能都較標準CentOS映像檔快上許多。用戶現在已經可以從Google雲端市集，免費下載最新的HPC虛擬機器映像檔。

Google從去年開始，便針對HPC應用進行了一連串調校，為的是要最佳化雲端上MPI效能，使用最佳實踐配置，可將MPI乒乓測試延遲降至10微秒以下，這些調校可以直接被應用到應用程式中，進而提高Google雲端上HPC工作負載的效能。但Google提到，建構最佳實踐虛擬機器映像檔，需要同時具備系統專業和Google雲端知識，因此他們釋出預配置的HPC映像檔，讓用戶能以該映像檔為基礎，更簡單地維護映像檔。

預先配置的HPC映像檔讓用戶可開箱即用，快速創建最佳化CPU和網路效能的執行個體，降低小MPI訊息的延遲，使得高度仰賴點對點和集體通訊（Collective Communication）的應用程式，能因此獲得效能上的助益，而且因為減少了可能造成效能變化的系統抖動（Jitter），使得單節點高效能更加可預測。

Google表示，HPC映像檔中採用的一系列調校，皆經過廣泛的HPC工作負載測試，能提供一致的多節點高效能，可作為標準CentOS 7映像檔的替代。HPC映像檔的調校與最佳化，包括預設停用英特爾超執行緒，除了效能更可預測之外，也降低部分HPC工作的執行時間，而對於會大幅影響MPI應用程式的MPI集體演算法，Google使用英特爾MPI集體演算法，適用於常見的MPI配置。

HPC映像檔還啟用忙碌輪詢（Busy Polling），減少網路接受路徑（Network Receive Path）中的延遲，除此之外，該映像檔還提高原本限制系統資源使用的用戶限制，Google提到，由於系統資源預設限制通常對HPC工作沒有用處，因為叢集中的運算節點不會跟多個用戶共享。Linux防火牆以及SELinux也在HPC映像檔中停用，以進一步提高MPI效能，另外，也會停用CPUIdle，不會讓執行個體進入低功耗模式。

Google拿標準CentOS映像檔以及HPC虛擬機器映像檔，比較其MPI乒乓測試延遲，並且執行有限元素分析ANSYS LS-DYNA、計算流體動力學ANSYS Fluent以及天氣建模WRF等實際應用程式，比較兩者效能表現。英特爾MPI乒乓測試量測一對虛擬機器間，傳送固定大小訊息的延遲，與標準CentOS相比，HPC映像檔最高可減少50％的乒乓延遲，而在實際HPC應用程式的測試上，HPC映像檔在ANSYS LS-DYNA，獲得比標準CentOS還多25％的效能，而在ANSYS Fluent以及WRF，則也有6％的效能改進。