Суперкомпьютерные технологии IBM

Корпорация IBM (http://www.ibm.com) по-прежнему остается лидером в области суперкомпьютеров: на счету Big Blue пять из десяти самых мощных суперкомпьютеров, причем три из них возглавляют список Top500, обновляемый два раза в год. В целом IBM создала почти половину из самых производительных компьютеров в мире, а ее BlueGene/L остается самым мощным суперкомпьютером в мире. Этот суперкомпьютер, установленный в Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе, за последнее время удвоил свои размеры и теперь содержит 131 076 процессоров, причем наращивание продолжается. Напомним, что данный компьютер строился также с расчетом на экономию пространства и энергии. Весь BlueGene/L размещается в 64 компьютерных стойках, которые помещаются в стандартном вычислительном центре крупной корпорации. Потребляет он примерно 1,5—1,7 МВт энергии.

Весной этого года IBM сообщила о существенных достижениях в области повышения производительности доступа и обмена данными в массивных вычислительных системах. Этот без преувеличения исторический результат был получен в рамках проекта под кодовым названием Project Fastball. Как ожидается, сделанные наработки стимулируют создание приложений с интенсивной обработкой данных для таких областей, как медицина, онлайновые игры, индустрия развлечений и национальная безопасность, а также традиционных приложений с высокими требованиями к вычислительной мощности. В частности, была продемонстрирована устойчивая скорость чтения и записи одиночного файла на уровне 102 Гбайт/с. При этом использовалось специальное ПО, управлявшее обменом данными между тысячами процессоров и тысячами дисковых накопителей. Мировой рекорд производительности был установлен на конфигурации, в которой совместно работали 416 отдельных контроллеров дисковых накопителей и 104 узла eServer p575 на базе процессоров Power.

Размеры результирующей файловой системы достигли удивительной величины — 1,6 Пбайт. Это одна из крупнейших в мире высокопроизводительных файловых систем, развернутых к настоящему моменту. Для демонстрации масштабируемости системы симулировалась нагрузка, которую создают более 1000 клиентов.

Поскольку производительность самых мощных в мире суперкомпьютеров и коммерческих вычислительных сетей растет с беспрецедентной скоростью, возрастает и потребность в средствах управления огромными объемами данных, порождаемых этими вычислительными системами. IBM General Parallel File System (GPFS) — это усовершенствованная файловая система для высокопроизводительных вычислительных кластеров, обеспечивающая высокоскоростной доступ к приложениям, выполняющимся на нескольких узлах Linux- или AIX-кластера. Масштабируемость и производительность файловой системы GPFS обеспечивают потребности приложений с интенсивной обработкой данных в таких областях, как техническое проектирование, цифровой контент и индустрия развлечений, глубокий анализ данных, финансовый анализ, а также обработка сейсмической информации и научные исследования.

Разработчики современных суперкомпьютерных систем используют технологию GPFS для создания масштабируемых параллельных файловых систем, способных поддерживать сотни терабайт хранения в рамках одной файловой системы с высокой степенью надежности. Корпорация инициировала несколько программ, призванных стимулировать поддержку GPFS на любых аппаратных платформах, включая продукты других производителей. IBM предоставляет доступ к исходному коду GPFS избранным заказчикам, которые получают право на адаптацию этой файловой системы к другим платформам и на передачу результатов своей деятельности другим обладателям аналогичной лицензии. Это повышает эффективность коллективной работы и обеспечивает дальнейшее развитие файловых систем. Предоставляя доступ к исходному коду GPFS, корпорация продолжает формирование устойчивой экосистемы продуктов в интересах всех партнеров IBM.

Специалисты IBM всегда утверждали, что суперкомпьютеры должны строиться из компонентов, которые можно стандартизовать для коммерческого применения. И по большому счету, IBM выиграла этот спор. Так, эксперты полагают, что технология, на которой построен BlueGene/L (хотя сейчас она и выглядит экзотической), будет применяться в коммерческих системах. Напомним, что создание Blue Gene началось как исследовательский проект внутри IBM для имитации фундаментальных биохимических процессов, происходящих в белках. Впоследствии IBM коммерциализовала эту технологию, и теперь такие машины используются в нескольких исследовательских проектах во всем мире. IBM продает Blue Gene примерно по 2 млн долл. за 1024-процессорную стойку, а также сдает в аренду машинное время Blue Gene и других суперкомпьютеров. Один из заказчиков службы аренды, называемой Deep Computing Capacity on Demand, — компания SmartOps, которая помогает управлять имуществом и дистрибуцией таким фирмам, как Caterpillar и Cardinal Health. Кроме того, областью активных исследований остается ядерное оружие, так как Министерство обороны США пытается обеспечить его надежность без проведения реальных испытаний.

Однако для суперкомпьютеров есть и много другой работы. Так, научный центр Julich Research Center в Германии приступил к эксплуатации самого мощного суперкомпьютера в Европе. Система называется Julicher Blue Gene /L (JUBL) и состоит из восьми стоек IBM Blue Gene. В нее входит 16 384 процессора, а ее максимальная производительность составляет 45,6 TFLOPS. Выступая на выставке CeBIT в Ганновере, руководитель Julich Research Center рассказал, что вычислительной мощности JUBL должно хватить для решения таких важных научных задач, как моделирование синтеза белка или поведения жидкостей и газов. Ученые планируют моделировать поведение газа при очень малых концентрациях или наблюдать за разрушением озонового слоя над Арктикой. Кроме того, этот суперкомпьютер можно применять и для исследования наноструктуры новых кристаллов или новых материалов для хранения данных. Теперь ученые всех стран Европы могут подавать заявки на использование JUBL в своих проектах. Заметим, что на этом суперкомпьютере можно вести до пяти исследовательских проектов одновременно. Стоимость всей системы не превышает 10 млн евро.