Впервые за время существования рейтинга Top500 самых мощных суперкомпьютеров в мире, а существует он с 1993 года, у порога его первой десятки обнаружилась система, установленная в России. Само по себе это уже серьезное достижение — лет десять назад не каждый у нас поверил бы, что такое в принципе возможно. С другой стороны, скажи кто-нибудь тогда, что системы на основе процессоров Intel Xeon (первые модели этого семейства были представлены в июне 1998 года и носили название Pentium II Xeon) по прошествии десяти лет составят почти 80% списка Top500, многие усомнились бы и в таком прогнозе.

Суперкомпьютерный комплекс «Ломоносов», разработанный в компании «Т-Платформы» и установленный в МГУ, в текущем списке Top500 значится на 12-м месте — с теоретической пиковой производительностью 414 TFLOPS и максимальной 350 TFLOPS по результатам теста Linpack. В системе используется 8892 процессора. Основной тип вычислительных узлов — двухпроцессорные системы на основе четырехъядерных Xeon 5570 (2,93 ГГц).

До «Ломоносова» наилучшим для нашей страны был результат кластерной системы МВС-100K в Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН — 33-е место в ноябре 2007 года. Ее максимальная производительность по тесту Linpack составляла тогда 33,8 TFLOPS. Позже систему модернизировали. Было увеличено общее число вычислительных модулей. Процессоры Xeon серии 5300 (3 ГГц) дополнили более новыми — серии 5400 (также 3 ГГц). Максимальная производительность МВС-100K выросла до 107,5 TFLOPS, что соответствует 38-му месту в нынешнем Top500.

Российский успех в Top500 отметили в Кремле. Президент в июле на заседании Совета безопасности потребовал суперкомпьютеры. В конце ноября они встретились под прицелом телекамер — суперкомпьютер и первое лицо государства. Встречу показали по телевизору, «Ломоносов» стал героем дня. Президент лично дал суперкомпьютеру название.

Днем ранее в Москве проходил симпозиум по высокопроизводительным вычислениям (High-Performance Computing, HPC), организованный Intel. Его участники отмечали, что суперкомпьютерные центры у нас развиваются в том же направлении и примерно такими же темпами, как и во всем мире. Но есть и свои специфические проблемы.

Так, по мнению руководителя центра компьютерного моделирования и декана факультета вычислительной математики и кибернетики Нижегородского государственного университета Виктора Гергеля, в промышленности в нашей стране суперкомпьютеры часто оказываются неконкурентоспособны — с точки зрения рентабельности их использования. В самом деле, зачем, скажем, автопроизводителю просчитывать характеристики уникального автомобиля, когда можно просто попросить у правительства десятки миллиардов и получить их? Или взять, к примеру, железнодорожников. Что выгоднее — пытаться выжать десятые доли процента эффективности из оборудования или повысить тарифы?

Пути прогресса: сходства и отличия

В 90-е годы в Top500 побывал лишь один суперкомпьютер с российской пропиской — 48-процессорная система Sun HPC 10000, приобретенная Национальным резервным банком. Появилась она в списке в июне 1997 года (155-е место) и продержалась до ноября 1998 года (418-е место). Систему эту окружал ореол таинственности — информации в открытых источниках не было почти никакой. Зато слухи о ее приобретении и дальнейшей судьбе ходили самые разные.

В следующий раз Россия появилась в Top500 в ноябре 2001 года. После этого вплоть до сегодняшнего дня ни одна редакция рейтинга уже не обходилась без российских машин. В 2002 году система МВС 1000М (768 процессоров Alpha 21264 с тактовой частотой 667 МГц) в МСЦ РАН ворвалась в первую сотню списка (64-е место). В 2005 году в Top500 вошли три российские системы, в 2007-м — уже семь, в июне прошлого года — девять. В текущем списке Россию представляют восемь систем. Семь из них классифицированы как системы на основе Xeon.

Прогресс этого процессорного семейства в Top500 выглядит ошеломляющим. В июне 2002 года в списке значилась лишь одна система на основе Xeon. Через год их стало 76, в июне 2005 года — 251. Сейчас их 396.

Аналогичная ситуация наблюдается и в Top50 самых мощных суперкомпьютеров СНГ. В двух последних редакциях этого списка, по уточненным данным, 35 систем классифицированы как системы на основе Xeon (некоторые из гибридных комплексов, в которых задействованы процессоры разных типов, записаны на счет других процессорных семейств).

Эту внешнюю схожесть двух списков — Top50, где около 90% мест принадлежит российским системам, и мирового Top500 — отчасти можно считать следствием того, что рынки HPC-кластеров в России и в мире подчиняются одним и тем же закономерностям. Но, видимо, только отчасти.

«Доминирование тех или иных решений на рынках стран СНГ, в первую очередь — России, является не столько следствием их технологических и экономических преимуществ, сколько отражением предпочтений доминирующих в нашей стране интеграторов и поставщиков, причем это относится не только к рынку высокопроизводительных систем», — отметил старший аналитик IDC по корпоративным системам Александр Загнетко.

Практика эксплуатации HPC-кластеров в России, по мнению Загнетко, также отличается от той, что имеет место в развитых странах (см. «Комментарий аналитика»). По некоторым оценкам, средняя утилизация внедренных у нас HPC-систем не превышает 30%.

Индустрия вместо инфраструктуры?

Сегодня сложно утверждать, что в России нет индустрии HPC-систем. А ведь около двух лет назад это заявлял не кто-нибудь, а вице-президент IBM Дэйв Турек из подразделения Deep Computing, выросшего из разработок, связанных с легендарной системой Deep Blue. В январе 2008 года он видел у нас только интерес к приобретению технологий и их использованию.

Почти у двух десятков российских вузов сегодня есть машины уровня Top50 для стран СНГ, и эти вузы готовят специалистов по HPC-системам. Есть компания «Т-Платформы», создавшая одну из самых мощных систем Top500 и широко представленная в списке Top50 (в основном — системами на основе Xeon). В этой компании разрабатывают, кстати, не только высокопроизводительные аппаратные комплексы, но и программные решения для них (в частности, ОС Clustrx на основе ядра Linux). Есть реализуемый совместно с Белоруссией проект СКИФ, одной из главных целей которого является промышленное производство суперкомпьютерных модулей. Есть заказчики, причем не только из нефтегазового сектора, уже использующие HPC-кластеры и проявляющие интерес к более мощным системам. Есть, наконец, внимание первого лица государства.

В сочетании с процессорами Xeon этого хватило, чтобы выйти на 12-е место в Top500. Но суперкомпьютерный мир не стоит на месте. Разработка экзафлопных систем (то есть обладающих производительностью в тысячу раз выше, чем у нынешних лидеров Top500) уже началась. Не за горами широкое применение процессоров с десятками и даже сотнями ядер, которые могут в очередной раз значительно изменить представления о суперкомпьютерах.

Включиться в суперкомпьютерную гонку непросто. Удержаться в ней, вероятно, еще сложнее. Среди аналитиков бытует мнение, что для формирования ИТ-инфраструктуры высокого класса жизненно необходимы современная диверсифицированная экономика и конкурентный либеральный рынок. Ни того, ни другого в стране как будто нет. Стало быть, и с инфраструктурой не все в порядке. Но суперкомпьютеры-то есть — целых восемь в Top500. А ведь еще несколько лет назад не было ни одного.

Президентский наказ по части суперкомпьютеров без ответа не остался — суммарная производительность пяти лучших российских систем в Top500 за полгода выросла более чем вдвое. С экономикой и рынком такой фокус, очевидно, не пройдет — полгода для этого маловато. Так что суперкомпьютерную гонку России придется пока продолжать в условиях сырьевой экономики и с тем рынком, который есть в наличии. Что, как минимум, рискованно. Но не будем забывать, что гонка проходит пока в основном по территории, принадлежащей Xeon. И у нас есть те, кому эта территория хорошо знакома.

«Альма кластер» — символ эпохи

Стремительному взлету процессоров Intel Xeon в рейтинге Top500 после 2002 года в значительной степени способствовал рост популярности самостоятельно разработанных высокопроизводительных Linux-кластеров в университетской среде. Именно в ней в начале 2000-х годов родилась идея, которую Дэйв Турек, вице-президент IBM, выразил так: «Вы берете готовые серверы на основе процессоров Intel или AMD, собираете их в единую систему, дополняете ее программным обеспечением с открытым кодом — и задачу можно считать выполненной». По сути, произошло нечто подобное тому, что в 80-е годы случилось с персональными компьютерами. Началась новая эпоха в истории суперкомпьютеров — их построение упростилось, а ряды разработчиков существенно расширились.

Помимо Xeon, описанной выше модели очень неплохо соответствовали и процессоры AMD Opteron. В ноябре 2006 года в Top500 насчитывалось 113 систем на их основе. Это стало наивысшим достижением для Opteron. Затем успехи этих процессоров в количественном выражении пошли на убыль. Схожая судьба ожидала и процессоры Intel Itanium, пик популярности которых в Top500 пришелся на ноябрь 2004 года (84 системы). В текущем рейтинге 42 суперкомпьютера классифицированы как системы на основе Opteron и всего лишь шесть — как системы на основе Itanium.