Avaliação de Desempenho e Custo Financeiro de Aplicações de HPC em Clusters de Instâncias da AWS

Abstract

A Computação de Alto Desempenho (High Performance Computing – HPC) é essencial para a execução de aplicações científicas e de engenharia, mas tradicionalmente depende de infraestruturas físicas de alto custo e difícil manutenção. Com a popularização da computação em nuvem, provedores como a Amazon Web Services (AWS) passaram a disponibilizar recursos sob demanda que podem servir como alternativa a supercomputadores locais. Esse é o contexto do projeto 'Sustainable High Performance Computing on AWS', no qual se insere este trabalho, voltado a investigar soluções mais acessíveis e eficientes para HPC em nuvem. Entre esses recursos da AWS, destaca-se as instâncias Burstable, que oferecem modelos de uso mais econômicos, mas cujo comportamento varia de acordo com o perfil da carga de trabalho, o que torna a escolha do recurso adequado um desafio. Neste trabalho foram montados e avaliados clusters de diferentes tamanhos na AWS, nos quais foram executadas aplicações do conjunto NAS Parallel Benchmarks (NPB) e testes de comunicação baseados em MPI. A análise considerou tanto o tempo de execução quanto os custos associados, permitindo comparar diretamente instâncias Burstable com equivalentes non-Burstable. Observou-se que as instâncias non-Burstable apresentaram desempenho mais consistente e melhor custo-benefício em cargas intensivas e distribuídas. Por outro lado, as instâncias Burstable, que acumulam créditos de CPU, mostraram-se vantajosas em cargas leves e de curta duração. Os resultados reforçam que não existe um tipo único de instância ideal para todas as situações: a escolha depende diretamente do perfil da aplicação e do equilíbrio entre desempenho e custo desejado. A pesquisa contribui para a área de Tecnologia e Inovação ao oferecer diretrizes práticas sobre o uso da computação em nuvem para HPC, destacando como a utilização adequada de instâncias da AWS pode democratizar o acesso a recursos de alto desempenho e reduzir barreiras financeiras para pesquisadores e profissionais.