Polskie superkomputery

Polskie centra superkomputerowe prowadzą lub planują rozbudowę posiadanej infrastruktury. Część stawia na technologię klastrową, część zamierza inwestować w architektury hybrydowe. Rosnąca moc obliczeniowa ma pozwolić na większą konkurencyjność polskiej nauki na arenie międzynarodowej.

Polskie centra superkomputerowe prowadzą lub planują rozbudowę posiadanej infrastruktury. Część stawia na technologię klastrową, część zamierza inwestować w architektury hybrydowe. Rosnąca moc obliczeniowa ma pozwolić na większą konkurencyjność polskiej nauki na arenie międzynarodowej.

Historia polskich superkomputerów notowanych na liście największych na świecie maszyn TOP 500 rozpoczyna się w 1994 r., kiedy w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym (PCSS) zainstalowany został SGI Power Challenge XL. Superkomputer pojawił się na 486 pozycji rankingu TOP 500 06/1995 z wynikiem 1,96 GFlops. PCSS znalazł się na liście ponownie po udostępnieniu kolejnego komputera IBM SP2 i zwiększeniu mocy do 3,39 GFlops (490. miejsce). "Dynamika tej listy jest na tyle duża, że przy konfiguracjach, jakimi dysponujemy, można utrzymać się na niej maksymalnie przez pół roku" - mówi dr inż. Norbert Meyer, kierujący działem Komputerów Dużej Mocy w PCSS.

Andrzej Oziębło, administrator Komputerów Dużej Mocy w Cyfronecie

Rozwiązanie typu SMP jest pod wieloma względami lepsze i łatwiejsze w zarządzaniu - całość widziana jest jako jeden komputer - ale też dużo droższe w zakupie i konserwacji.

Obecnie w skład wykorzystywanej w PCSS infrastruktury superkomputerowej wchodzą klastry z setkami procesorów kilkuset procesorach Xeon, Itanium oraz Opteron, a dodatkowo PCSS ma maszyny SMP (Symmetric Multiprocessing) w konfiguracji 100 procesorów SGI Origin3800 i 128 procesorów SGI Altix. "W 2006 r. udostępniliśmy ok. 3,6 mln godzin czasu procesora, co daje 410 lat obliczeń na komputerze PC wyposażonym w bardzo dobry procesor. Technologii jest wiele. Nie mamy w PCSS jednej wybranej. Ponieważ na dziś nie ma wzorcowej technologii, a jej wybór zależy od zastosowań. Stąd też dla mniejszych zadań wybieramy rozwiązania klastrowe, a dla większych maszyny SMP" - mówi Norbert Meyer.

Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe oczekuje jeszcze w 2007 r. kolejnych 400 rdzeni procesorów Xeon, które uzupełniają istniejącą infrastrukturę. Dodatkowo powiększy się pojemność pamięci masowych, osiągając ponad 400 TB.

Trójmiejska Galera

Bartosz Pliszkaz, Centrum Informatycznego Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej

Musimy pamiętać, że klaster jest wykorzystywany przez kilkadziesiąt różnych aplikacji, często bardzo wyspecjalizowa-nych. Trzeba zatem dbać, aby te aplikacje na takim klastrze działały. Platforma Intel w połączeniu z systemem Linux jest pod tym względem bezkonkurencyjna - większość aplikacji naukowych jest dostępna właśnie na tę platformę.

Z kolei w Centrum Informatycznym Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej pracuje klaster o nazwie Holk. Składa się z 288 procesorów Itanium2 DualCore. CI TASK oczekuje obecnie na dostawę Galery - nowego klastra składającego się z 336 serwerów. W każdym z nich znajdą się dwie płyty główne, a na nich po dwa procesory Xeon QuadCore. W sumie będzie to 1344 procesory czterordzeniowe, czyli 5376 rdzeni obliczeniowych. Teoretyczna moc obliczeniowa to ponad 50 TFlopsów. Nowa Galera jest trzecim klastrem po Holku i pierwszej Galerze z 2000 r. budowanym przez TASK. Wszystkie powstały we współpracy z Intelem.

"W wyborze technologii kierujemy się oczywiście maksymalizacją mocy obliczeniowej przy minimalnych kosztach zakupu" - mówi Bartosz Pliszka, administrator Kompututerów Dużej Mocy w CI TASK. "Musimy jednak pamiętać, że klaster jest wykorzystywany przez kilkadziesiąt różnych aplikacji, często bardzo wyspecjalizowanych. Trzeba zatem dbać, aby te aplikacje na takim klastrze działały. Platforma Intel w połączeniu z systemem Linux jest pod tym względem bezkonkurencyjna - większość aplikacji naukowych jest dostępna właśnie na tę platformę" - dodaje.

prof. Marek Niezgódka, dyrektor Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerow

Benchmarking dużych systemów obliczeniowych stał się nową dziedziną informatyki. Poszukuje się wskaźników, które mogą wyrazić sprawność maszyn przy wykorzystaniu różnorodnych kryteriów. Jednym z ważniejszych jest współpraca pamięci masowych z jednostkami obliczeniowymi superkomputera.

Z uruchomieniem Galery CI TASK czeka na zakończenie budowy nowej siedziby, także na potrzeby centrum danych. Po jej zakończeniu i Action - dostawcy sprzętu - rozpoczną realizację dostaw. Klaster powinien być oddany do użytku w połowie grudnia. Już dziś wiadomo, że czeka go rozbudowa. "Najprawdopodobniej zostanie zwiększona pamięć operacyjna, przynajmniej w części węzłów. Do tak dużego klastra będziemy też chcieli zbudować wydajny, rozproszony system plików, ponieważ serwer plików, którym teraz dysponujemy, ma ograniczone możliwości, zarówno jeśli chodzi o pojemność, jak i przepustowość. Według naszej wiedzy klaster Holk, którym dysponujemy obecnie, jest największym serwerem obliczeniowym w Polsce stosowanym do celów naukowych. W 2003 r., gdy został uruchomiony, znalazł się na 237. miejscu listy TOP 500. Nowa Galera nie zdąży trafić na tegoroczną listę, ale szacujemy, że znalazłaby się w pierwszej setce" - uważa Bartosz Pliszka.

Wielkie moce pod Wawelem

1,96 Gflops

to moc superkomputera SGI Power Challenge XL, który pojawił się w Poznańskim Centrum Superkomputerowo--Sieciowym w 1994 r.

W krakowskim Cyfronecie pracują dwa komputery typu SMP - SGI (Silicon Graphics) Altix 3700 i Altix 4700, oparte na procesorach Intel Itanium 2, taktowane zegarem 1,5 GHz i 1,6 GHz. Model 3700 posiada 128 procesorów, a Altix 4700 - 32 procesory. "4700 ma nowocześniejszą architekturę typu blade, ale podobną funkcjonalność i wydajność. Dodajmy, że rozwiązanie SMP jest pod wieloma względami lepsze i łatwiejsze w zarządzaniu - całość widziana jest jako jeden komputer - ale też dużo droższe w zakupie i konserwacji. Wszystkie komputery podpięte są szybkimi łączami FC do systemu i taśmowych. Obecnie to ok. 200 TB" - mówi Andrzej Oziębło, administrator Komputerów Dużej Mocy w Cyfronecie.

Dlaczego Cyfronet postawił na SMP? "Rozwiązanie oferowane przez SGI powszechnie uważa się za najlepsze na świecie. Rozważaliśmy także HP Superdome, ale okazało się zbyt drogie. Odrzuciliśmy też IBM BlueGene jako system zbyt mało uniwersalny. W przypadku klastrów początkowo bazowaliśmy na typowych rozwiązaniach 1U. Później zdecydowaliśmy się na droższe komputery kasetowe, bo są oszczędniejsze, zajmują mniej miejsca i są łatwiejsze w zarządzaniu. Większość z nich działa na potrzeby międzynarodowego projektu Enabling Grids for E-sciencE - EGEE i jest oparta na klasycznych klastrach typu 1U" - mówi Andrzej Oziębło.

Cyfronet nabył ostatnio dwa klastry kasetowe IBM zawierające po 56 węzłów z dwoma czterordzeniowymi procesorami Intel Xeon każdy. W klastrach zastosowano połączenie Gigabit Ethernet lub 10Gigabit Ethernet. "Ze względu na koszty prawdopodobnie ograniczymy rozbudowę komputerów typu SMP, choć być może zmodernizujemy SGI Altix 4700 do 128 lub 256 procesorów. W klastrach planujemy oprzeć się na rozwiązaniu kasetowym" - mówi Andrzej Oziębło. Cyfronet stara się o kilka dodatkowych grantów i - zależnie od uzyskanych środków - zamierza kupić kilka lub nawet kilkanaście kolejnych szaf kasetowych i rozszerzyć zasoby macierzy dyskowych.