Суперкомпьютер сократит путь вычислениям

Суперкомпьютер сократит путь вычислениям

В этой статье мы посмотрим, как российские ученые пытаются сделать рывок в разработке суперкомпьютера. Основа статьи взята с сайта «Экспир» — портала, на котором молодые ученые могут найти всю необходимую информацию о грантах, подать заявку и узнать, какими проектами занимаются другие научные работники.

Кто занимается разработкой:

Компания «Т-Платформы». Из известных проектов — суперкомпьютер «Ломоносов» для МГУ (занимает 37-е место в списке Top500 Computer Cites), а также суперкомпьютер для Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук (обошли в тендере такие компании, как Dell и HP).

Что делают:

Проект «МВК» — суперкомпьютер, в котором связь между серверами происходит не с помощью внешних интерконнектов, а внутри стойки.

Потенциальные клиенты:

- Научные, аналитические и исследовательские центры;

- Университеты;

- Производственные и финансовые компании, которым нужны суперкомпьютеры для прогнозирования, моделирования продукции и поддержки аналитических бизнес-процессов.

Эксперты, прокомментировавшие проект:

Михаил Захаревич

Партнёр Центра коммерциализации инноваций. Обладает значительным опытом проектной работы в области финансов и маркетинга в крупнейших российских и зарубежных компаниях, включая СУЭК, Ford, Nike, News Outdoor и др. Сфера интересов и ключевые компетенции Михаила включают маркетинговый и финансовый анализ проектов, их «упаковку» под венчурных и корпоративных инвесторов, привлечение инвестиций в стартапы.

Рынок

Суперкомпьютеры используются во всевозможных сферах — от криптографии и статистики, физики плазмы и моделирования ядерных арсеналов до прогноза погоды и оценки нефтяных и газовых месторождений, расшифровки ДНК и создания ракет. Лидеры в таких областях, как энергетика, автомобильная промышленность, аэрокосмическая отрасль, фармацевтика и др. признают, что суперкомпьютерные вычисления являются основополагающим элементом их бизнеса.

Рынок суперкомпьютеров — один из самых быстрорастущих секторов ИТ-индустрии. Продажи за квартал в среднем составляют около $3 млрд. Ожидается, что в период с 2013 по 2017 рынок будет расти на 6,8% в год.

Самая большая выручка — у американских HP и IBM. На их долю приходится 32,7 и 29,5% доходов. На третьем месте располагается Dell с 15,2%.

Идея

Суперкомпьютеры собираются из множества стандартных серверов. Для соединения этих серверов между собой используются дорогостоящие системы — интерконнекты. Чем длиннее кабели, которые соединяют между собой серверы, тем дороже система.

Компания «Т-Платформы» в рамках государственного контракта разработала плату, которая позволяет соединить серверы между собой не с помощью внешних интерконнектов, а прямо внутри стойки. Серверы передают друг другу данные легко и быстро, используя инфраструктуру стойки, в которой установлены.

Суперкомпьютеры занимают много места. «Ломоносов», расположенный в МГУ — 253 кв. м, «Млечный путь-2» (самый мощный в мире комплекс, расположенный в Китае) — 720 кв. м. Аренда площади под суперкомпьютеры дорогая, так что чем меньше площади занимает система — тем выгоднее ее владельцам. Новый подход позволит сэкономить стоечное пространство и облегчит расширение суперкомпьютерного комплекса. Кроме того, система позволяет адаптировать суперкомпьютер под использование новых поколений процессоров в будущем.

Кабели для создания суперкомпьютера все же используются, но они соединяют уже не отдельные серверы, а целые стойки с серверными платами. Несколько стоек можно объединить в мощный кластер при помощи одного из интерконнектов.

Самые мощные серверы используют кластерную схему — когда на каждом небольшом сервере запускается своя операционка с промежуточным программным обеспечением. Связь серверов друг с другом делает возможной одновременную обработку задач на десятках, сотнях или тысячах узлов. Для создания нового российского суперкомпьютера тоже использовали кластерную схему. Стойка позволяет серверам быстрее взаимодействовать друг с другом и даже получать доступ к памяти других серверов или к общему хранилищу данных. Это позволит значительно повысить эффекивность суперкомпьютера.

Преимущества

Актуальный тренд — высокоплотная упаковка серверов. Ведущие производители чипов — Intel и AMD — уже представили новые процессоры. Разработка «Т-Платформ» ориентирована как раз на высокую плотность установки. Серверные шасси устанавливаются в количестве 256 штук прямо в стойку. Появилась возможность горячей замены компонентов — то есть можно просто вынуть сервер из разъема и вставить новый. Систему можно настроить так, чтобы она сразу же начала использовать ресурсы свежего оборудования.

Михаил Захаревич

Однозначными плюсами проекта являются: - возможность создания компактных стоечных пространств, что очень важно в условиях нарастающей потребности в вычислительных мощностях; - возможность ускорять компьютерные расчёты за счёт объединяющих плат, интегрированных в стойки, с более оптимальным, чем сейчас принято, способом связывания между собой задействованных в вычислениях серверов; - экономия на инфраструктуре, например, на интерконнектах, а также на квадратных метрах ЦОДов (за счёт более плотной установки серверов); - наконец, возможность задать новый вектор развития инфраструктуры серверных, ЦОДов и суперкомпьютеров, что ставит компанию на передний фронт быстроразвивающейся индустрии.

Такое плотное размещение серверов требует нового подхода к охлаждению системы. Разработчики решили использовать одновременно водяное и воздушное охлаждение. На каждые 2—4 системные платы — по одному радиатору. Через радиаторы проходят водяные каналы. Собирая тепло, водная система охлаждается уже мощными воздушными вентиляторами, благодаря чему жидкость возвращается к серверам снова холодной и готовой вынести до 200 кВт тепла с одной стойки. По подсчетам исследователей, такая система в 5-6 раз эффективнее охлаждает суперкомпьютер.

Михаил Захаревич

Из предполагаемых минусов можно выделить достаточно сложную систему охлаждения, которая в принципе является ахиллесовой пятой всех ЦОДов. Компания предлагает совмещать водяное и воздушное охлаждение. В настоящий момент чаще используется воздушное охлаждение, хотя появились тенденции к использованию непроводящих жидкостей для охлаждения плат и прочих горячих компонентов серверов, это нарастающий тренд. В концепции разработчиков из «Т-Платформ» плотно размещённые кластеры серверов должны охлаждаться водой, которая на выходе будет охлаждаться мощными кондиционерами. Это, по сути, дублирование применяемых сейчас подходов и может привести к значительному увеличению экономики решения для заказчиков системы. При этом в документе заявляется в 5—6 раз более эффективная система охлаждения, но вопрос — какой ценой?

Запуск

Трудно сказать, сколько стоит один суперкомпьютер. Обычно стоимость рассчитывается под каждый конкретный проект. Единых методик по оценке окупаемости суперкомпьютеров не существует.

В рассматриваем проекте нужно делать ставку не на стоимость комплекса, а на те преимущества которые он предлагает: экономия места, возможность быстрой замены серверов или расширения суперкомпьютера. Заказчики могут приобрести комплекс нужной производительности и наращивать мощность по требованию.

Презентация макета ожидается к лету 2014 года. Сейчас компания дорабатывает характеристики «МВК». Если разработка докажет свою эффективность, «Т-платформы» смогут значительно увеличить количество клиентов. С 2002 года компания «Т-платформы» выпустила около 300 суперкомпьютеров для российских и зарубежных центров.

Выводы

Михаил Захаревич

Считаю разработку однозначно привлекательной для рынка - для вузов, исследовательских организаций, производственных и финансовых компаний, а также для ЦОДов. Вопрос в том, какой именно продукт собирается предлагать компания «Т-платформ»: проектные решения для конечных клиентов, включающие в себя имеющееся на рынке оборудование + собственную разработку, с установкой на площадке (т.е. по сути выступить системным разработчиком и интегратором), либо они будут предлагать свою разработку действующим на рынке системным интеграторам, которые в свою очередь смогут включить разработку «Т-платформ» в решения, проектируемые и поставляемые конечным клиентам? Также для коммерциализации решения крайне важным остаётся вопрос экономики: насколько предложенное решение сокращает капитальные и операционные издержки для конечных потребителей с учётом необходимости его внедрения? Если экономический эффект достигается в длительный период времени, могут ли другие положительные эффекты решения (сокращение задействованного пространства, ускорение расчётов) перекрыть первоначальные затраты на внедрение решения и неудобства перехода?