「クラウドHPC」とは？　AWS、Microsoft、Googleが競う新たなサービス

高い処理能力を持ったリソースを、ユーザーが必要なときにだけ提供する「クラウドHPC」。主要クラウドベンダーが注力し始めたクラウドHPCのメリットと、普及における課題について説明する。

公開 2019年11月07日 05時04分

更新 2019年11月08日 10時08分

著者

Paul Korzeniowski

[TechTarget]

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　クラウドベンダーは常に、市場でシェアを拡大する方法を模索している。こうした取り組みの一つが高性能計算（HPC：High Performance Computing）向けクラウドサービス（以下、クラウドHPC）の提供だ。

　ユーザー企業はクラウドHPCを使って、流体力学計算や財務分析シミュレーションなどの複雑な数値計算を実行できる。自社でHPCのインフラを保有しようとすると、データセンター機器やその管理に多額の投資を必要とする。これらの要求を満たすために必要な社内の処理能力や、従業員のスキルセットを備えている企業は多くない。

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クラウドHPCにより障壁が低くなるHPC市場

　コンサルティング会社Pund-ITのアナリスト、チャールズ・キング氏によると、HPC向けのアプリケーションは一般的に、複雑な数値計算を実行するために、特別に設計されたサーバを必要とし、多くのリソースを消費する。

　HPCの導入支援を手掛けるHyperion Researchでシニアリサーチバイスプレジデントを務めるスティーブ・コンウェイ氏は「クラウドHPCの登場によりHPC市場が拡大し、オンプレミスに必要なインフラを持たないユーザー企業もHPCを利用できるようになった」と述べる。クラウドHPCを利用することにより、データ分析や自動運転、精密医療、IoT（モノのインターネット）などの用途で、HPCアプリケーションを実行できるようになったとコンウェイ氏は説明する。

　すでにオンプレミスにHPCインフラを所有している企業も、その一部をクラウドに移行してメリットを得ることができる。コンサルティング会社Moor Insights＆StrategyでHPCおよびディープラーニングのコンサルタントを務めるカール・フロイント氏は「パブリッククラウドでアプリケーションを開発して、オンプレミスのデータセンターでそのアプリケーションを実行することもできる」と言う。

　HPCのインフラを短期的に利用したいと考える企業は少なくない。例えば石油会社は半年に1回、掘削に最適な場所の探索のためにHPCのインフラが必要になることがある。クラウドを利用すれば、必要なときだけHPCのインフラを利用できる。

Microsoft、AWS、GoogleがクラウドHPCに注目

　2017年10月にMicrosoftは、HPCの筆頭ベンダーの一社であるCrayと、同社のHPC用ストレージシステムを「Microsoft Azure」環境で利用できるようにする契約を締結した。同年、MicrosoftはHPCに特化したCycle Computingを買収。2019年5月には、HPC向けの仮想マシン（VM）である「HBシリーズ」のCPU性能を、クラウドの最高水準である1万コアに拡張したと発表した。

　AWSのHPC環境には、「インスタンス」と呼ばれるさまざまな構成のVMを顧客が独自に設定できる。利用できるインスタンスには、プロセッサ「Intel Xeon」を搭載したインスタンス、GPU（グラフィックス処理プロセッサ）ベースのインスタンス、FPGA（論理回路の構成を自由に変更可能な半導体チップ）を搭載したインスタンスがある。

　Googleは2019年4月、VMサービスの「Compute Engine」を拡張して、メモリ容量を多めに確保したVM「メモリ最適化済みマシンタイプ」の提供を開始し、加えて高度な処理が可能なGPU「NVIDIA T4」をVMで利用できるようにした。

クラウドHPCに残る課題

　クラウドHPCの登場によってHPCを導入しやすくなったにもかかわらず、企業が採用する際の課題は依然として存在する。HPCアプリケーションで処理するデータ量は、通常テラバイト単位になる。このような膨大な量のデータをインターネットへ送信することは現実的ではない。

　代わりにAWSなどのクラウドベンダーは、「AWS Snowball」といったハードウェアを使ったオフライン移行サービスを提供する。これはユーザー企業のデータセンターのデータを物理媒体に記録して、ベンダーの施設に持ち込むサービスだ。

　オフライン移行サービスには幾つかの課題がある。大きいデータのコピー作業は非常に複雑で、データの調整にかなりの時間が必要になることがよくある。データ移行後に、新しい環境でジョブを実行するためのデータの再構築に数カ月を要する場合もある。

　さらに大きな懸念は、HPCはパブリッククラウドの一般的な性質と大きく異なるという事実だ。クラウドベンダーは汎用（はんよう）的なクラウドサービスが得意であり、HPCはその得意領域から少し外れている。「HPCアプリケーションは、特定の用途とデータのみ利用できるように設計されている傾向にある」（キング氏）

　ベンダーが多種多様な組織や用途に利用できるHPCアプリケーションを提供するには「技術的な障壁がある」とキング氏は述べる。一方でコンウェイ氏は「HPCを利用する企業におけるクラウド採用の動きは上昇傾向にあり、クラウドで実行されるHPCアプリケーションは順調に増加している」と説明する。

　Hyperion Researchの調査によると、パブリッククラウドで動作しているHPCジョブはHPCジョブ全体の10％未満だが、この値が今後2〜3年で約15％に達すると予想している。

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