 |
 |
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МОДЕЛИ СУПЕРКОМПЬЮТЕРОВ «СКИФ»С.М. Абрамов, В.В. Анищенко, В.Ф. Заднепровский, А.А. Московский, Н.Н. Парамонов, О.П. Чиж В процессе реализации программы Союзного государства «СКИФ» были созданы кластерные конфигурации «СКИФ» [1] Ряда-1 и Ряда-2 производительностью до нескольких триллионов операций в секунду, разработаны системное программное обеспечение и языковые средства для этих моделей суперкомпьютеров «СКИФ». Перспективы развития суперкомпьютерных технологий «СКИФ» и основные принципы создания моделей семейства персональных кластеров в рамках программы Союзного государства «Триада» на базе идеологии кластерных конфигураций «СКИФ» были изложены в работе [2]. В настоящем докладе рассматриваются основные принципы реализации программы Союзного государства «Разработка и использование программно-аппаратных средств ГРИД-технологий перспективных высокопроизводительных (суперкомпьютерных) вычислительных систем семейства «СКИФ» (шифр «СКИФ-ГРИД») в части создания перспективных моделей суперкомпьютеров «СКИФ» РядаЗ и Ряда-4. Сроки реализации программы «СКИФ-ГРИД» — 2007-2010 г.г., головные исполнители — ОИПИ НАН Беларуси и ИПС РАН. Главная цель проводимых работ по рассматриваемому направлению — создание опытных образцов суперкомпьютеров «СКИФ» следующего поколения (РядЗ и Ряд 4), ориентированных на использование в Грид-системах и основанных на новых решениях для вычислительных узлов, новых технологиях взаимодействия узлов (интерконнект) и управления узлами и кластерами, на использовании гибридных узлов, различного набора реконфигурируемых и специализированных вычислителей. Для достижения этой цели предусмотрены следующие основные мероприятия:
В результате выполнения этих мероприятий будут получены следующие основные результаты:
Основные требования к перспективным моделям «СКИФ»:
Использование виртуализации обеспечивает:
Основные усилия по разработке отечественных технических решений и выпуску опытных моделей суперкомпьютеров семейства «СКИФ» можно разделить на следующие этапы:
Ниже эти этапы будут описаны более подробно. Модернизация «СКИФ К-1000» (2007 г.). В рамках программы планируется создать в 2007 году cуперкомпьютерную конфигурацию семейства «СКИФ» Ряда 3 на базе суперкомпьютера «СКИФ К-1000». Основная идея модернизации «СКИФ К-1000» — замена одноядерных процессоров AMD Opteron 248, 2.2 GHz на двухъядерные процессоры AMD Opteron 200 серии, 2.4-2.8 GHz. Пиковая производительность модернизированного суперкомпьютера составит 5-6 TFlops, а применение новых процессоров позволит эффективно использовать «СКИФ К-1000» в Грид-системах. Создание нового флагманского суперкомпьютера «СКИФ Т-60» (2007-2008 гг.). На первом этапе программы (2007-2008 г.г.) планируется также с использованием привлеченных средств разработать комплекты конструкторской и программной документации (КД и ПД) и изготовить в 2008 году опытный образец суперкомпьютера семейства «СКИФ» Ряда 3 с пиковой производительностью 60-80 TFlops. Далее будем использовать рабочее название данной установки «СКИФ Т-60». Установка «СКИФ Т-60» будет создаваться с использованием базе современных четырехъядерных процессоров и самой производительной (на текущий момент) модификацией сети Infmiband. Место расположения («точка стояния») суперкомпьютера «СКИФ Т-60» и состав соисполнителей проекта будут выбираться при помощи тендера (конкурса) со следующими требованиями:
Разработка отечественных технических решений для перспективных суперкомпьютеров семейства «СКИФ» (2007-2010 гг.). Программа «СКИФ-ГРИД» предусматривает проведение различных работ в области разработки отечественных технических решений и компонент, необходимых для создания суперкомпьютеров семейства «СКИФ» Ряда-3 и Ряда-4. Среди таких разработок упомянем: создания собственных blade-серверных решений, разработку отечественный средств сопряжения вычислительных узлов интерконнект), развитие отечественных решений в области вычислительных ускорителей и т.п. Остановимся подробнее на создании blade-серверных решений. Тенденции развития информационных технологий диктуют необходимость повышения мощности вычислительных конфигураций для решения высокопроизводительных прикладных задач. Выпускаются новые процессоры, развиваются подсистемы памяти, коммуникационные шины, системы хранения. Однако простое увеличение количества серверов в стойках приводит и к пропорциональному увеличению выделяемого тепла, количества коммуникационных кабелей, потребляемой электроэнергии и, конечно, к увеличению общего объема изделия. Использование blade-серверов позволяет решить эти проблемы. Основа blade-кластера — сверхкомпактные серверы, blade-серверы (серверы-лезвие). Серверы-лезвие не представляют собой новое архитектурное решение, а являются конструктивно-технологическим решением, позволяющим более плотно упаковывать аппаратные компоненты. По оценкам фирмы SUN плотность размещения аппаратных компонентов в серверах-лезвие может быть в несколько раз выше, чем при применении серверов форм-фактора 1U. Серверы-лезвия помещаются в специальные отсеки шасси. Шасси (корпус) может иметь законченное решение и поставляться пользователю, может так же иметь конструкцию для установки в стойку 19" высотой 22-25 U. Серверы-лезвие оптимальны для реализации горизонтального масштабирования производительности кластеров за счет увеличения количества серверных платформ и конструктивных модулей (шасси, стойки). С учетом областей применения модификации blade-кластера могут быть использованы для реализации кластерной отказоустойчивой архитектуры с общей подсистемой хранения данных. Такая реализация может поддерживать режимы резервирования вычислительных узлов, каналов доступа к системе хранения данных, сетевых коммутаторов и режимы автоматического перераспределения заданий между исправными аппаратными компонентами. По данным экспертов серверы типа «лезвие» являются в настоящее время одним из самых востребованных решений серверного рынка. По прогнозам IDC в 2007 году мировые продажи серверов "лезвие" достигнут 6 млрд. долларов, в 2008 г. — 9 млрд. долларов. Сейчас в этом секторе борьба идет в основном между IBM и HP. По разным данным суммарная доля этих компаний составляет 60 % Высокие вычислительные возможности кластеров на основе блейд-технологий характеризуются наличием кластеров этого типа в Тор500. Причем это количество увеличивается. Так, в ноябре 2005 года их было 71, в июле 2006 года - 132, в ноябре 2006 - 145. Создание опытных образцов суперкомпьютера семейства «СКИФ» для отработки решений на перспективу (2009-2010 гг.). На втором этапе программы «СКИФ-ГРИД» (2009-2010 г.г.) планируется разработать комплекты КД и изготовить опытные образцы суперкомпьютеров семейства «СКИФ» Ряда-4. Особое внимание будет уделено радикальному улучшению таких показателей, как «производительность на ватт», «производительность на объем», «производительность на стоимость». Причем, производительность, конечно, интересует реальная, достигнутая для заданных «целевых» приложений. При создании опытных образцов суперкомпьютеров семейства «СКИФ» Ряда-4 будут широко использоваться:
При выполнении данных работ, по сути, будет создан научно-технический задел для дальнейшего развития суперкомпьютерных технологий «СКИФ». Работы по созданию программного обеспечение суперкомпьютеров семейства «СКИФ-ГРИД». В части базового программного обеспечения (ПО) плакируется создание набора ПО, обеспечивающего основные потребности пользователей кластеров и суперкомпьютеров семейства «СКИФ»:
Предполагается не только разработка собственного ПО, но и широкое использование существующих программных продуктов с открытыми исходными текстами. Стандартный набор ПО призван унифицировать работу с разными установками семейства «СКИФ», упростить развёртывание СКИФ-Полигона. В части работ, связанных с технологиями распараллеливания вычислений предполагается развитие следующих направлений:
В перспективе хотелось бы разработать среду для параллельного программирования поддерживающего широкий спектр параллельных платформ; по возможности достичь реализации лозунга: «единый код для различных платформ: многоядерной ЭВМ, SMP, кластера, Grid и т.п.». ЛИТЕРАТУРА:
|
|
|