Впервые за время существования рейтинга Top 500 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 Top 500, многие ИТ-специалисты наверняка усомнились бы и в таком прогнозе.

Суперкомпьютерный комплекс "Ломоносов", разработанный в компании "Т-Платформы" и установленный в МГУ, занимает площадь 252 кв. м и обладает энергопотреблением 1,5 МВт. (Для сравнения: первый номер рейтинга – система Jaguar в Национальной лаборатории Министерства энергетики США занимает около 404 кв. м, а ее энергопотребление составляет 7 МВт. – В. С.). В текущем списке Top 500, опубликованном в ноябре, он 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 система была модернизирована. Процессоры Xeon серии 5300 заменили на более новые – серии 5400. Общее число вычислительных модулей было увеличено до 990. Максимальная производительность выросла до 107,5 TFLOPS, что соответствует 38-му месту в нынешнем Top 500.

На российские успехи в Top 500 обратили внимание в Кремле. Президент в июле потребовал суперкомпьютеры – на заседании Совета безопасности. 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. В вечерних новостях говорили о достижениях в сфере высоких технологий, ставящих Россию в один ряд с ведущими государствами мира.

Днем ранее в Москве проходил симпозиум по высокопроизводительным вычислениям, организованный корпорацией 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.

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 тщательно 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 из оборудования или повысить тарифы?

В 90-е годы в Top 500 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 Top 500 в ноябре 2001 года – 72-процессорная система HP SuperDome на базе процессоров PA-RISC PA-8600, приобретенная Сбербанком, вышла на 365-е место. После этого вплоть до сегодняшнего дня ни одна редакция рейтинга уже не обходилась без российских машин. В июне 2002 года их число удвоилось, а система МВС 1000М (768 процессоров Alpha 21264 с тактовой частотой 667 МГц) в Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН ворвалась в первую сотню списка (64-е место). В июне 2005 года в Top 500 были уже три российские системы, в июне 2007 года – пять, в ноябре того же года – семь, в июне прошлого года – девять. В текущем списке Россию представляют восемь систем. Семь из них классифицированы как системы на основе Intel Xeon.

Прогресс этого процессорного семейства в Top 500 выглядит просто ошеломляющим. В июне 2002 года в списке значилась одна-единственная система на основе Xeon. Через год их было уже 76, а в июне 2005 года – 251, то есть больше половины списка. Сейчас их 396.

Аналогичная ситуация наблюдается и в Top 50 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 — Top 50, где около 90% мест принадлежит российским системам, и мирового Top 500 - отчасти можно считать следствием того, что рынки высокопроизводительных кластеров у нас в стране и за ее пределами подчиняются одним и тем же закономерностям. Но, видимо, только отчасти.

Как отметил старший аналитик IDC по корпоративным системам Александр Загнетко, практика эксплуатации высокопроизводительных кластеров в России отличается от той, что имеет место в развитых странах. По некоторым оценкам, средняя утилизация внедренных у нас высокопроизводительных систем не превышает 30% (см. врезку "Комментарий аналитика").

"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 аналитик.

Сегодня сложно утверждать, что в России нет индустрии высокопроизводительных систем. А ведь менее 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. Сегодня почти у двух десятков российских вузов есть машины уровня Top 50 для стран СНГ, и эти вузы готовят специалистов по высокопроизводительным системам. Есть компания "Т-Платформы", создавшая одну из самых мощных систем Top 500 и широко представленная в списке Top 50 (в основном системами на основе Intel Xeon). В этой компании разрабатывают, кстати, не только высокопроизводительные аппаратные комплексы, но и программные решения для них. Есть реализуемый совместно с Белоруссией проект СКИФ, одной из главных целей которого является промышленное производство суперкомпьютерных модулей. Есть заказчики (и не только из нефтегазового сектора), уже использующие высокопроизводительные кластеры и проявляющие интерес к более мощным системам. Есть, наконец, внимание первого лица государства.

В сочетании с процессорами Intel Xeon этого хватило, чтобы выйти на 12-е место в Top 500. Но суперкомпьютерный мир не стоит на месте. Разработка экзафлопных систем (то есть обладающих производительностью в тысячу раз выше, чем у нынешних лидеров Top 500) уже началась. Не за горами широкое применение процессоров с десятками и даже сотнями вычислительных 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 нет. Но суперкомпьютеры-то есть – целых восемь в Top 500. А ведь еще несколько лет назад не было и одного.

Требование президента, как мы видим, без внимания не остается – суммарная производительность пяти лучших российских систем в Top 500 за полгода выросла более чем вдвое. С экономикой и рынком такой фокус, очевидно, не пройдет – полгода для этого маловато. Таким образом, суперкомпьютерную гонку России придется продолжать как минимум в течение некоторого времени, в условиях сырьевой экономики и с тем рынком, который есть в наличии. Но не будем забывать, что гонка проходит пока в основном по территории, принадлежащей Intel Xeon. И у нас есть те, кому эта территория хорошо знакома.


Комментарий аналитика

Александр Загнетко, старший аналитик IDC по корпоративным системам:

Говоря о высокопроизводительных вычислительных системах, следует четко выделить такие параметры, как технологическая и экономическая эффективность внедряемых решений.

Если обратиться к практике эксплуатации таких решений в развитых странах, можно легко убедиться, что, вне зависимости от того, используются они в государственных или коммерческих структурах либо же в академической среде, их утилизация, как правило, очень высока, а архитектура ориентирована на решение конкретных задач.

Соответственно, при выборе компонентов (в том числе процессоров) для строительства высокопроизводительных кластеров тщательно анализируются преимущества и недостатки тех или иных тендерных предложений, учитываются все параметры: от размеров необходимых инвестиций на всех этапах внедрения до возможности дальнейшего увеличения мощности системы. Маржа вендоров и интеграторов, ответственных за реализацию проекта, остается сравнительно небольшой, а квалификация специалистов и экспертов, занятых в этих работах, – весьма высокой, что позволяет заказчикам выбирать именно решение, а не подрядчика.

У нас в большинстве случаев дело обстоит по-другому. По независимым оценкам, средняя утилизация внедренных у нас высокопроизводительных систем не превышает 30%. Некоторые из этих решений и вовсе существуют только на бумаге или не работают. Потенциал кластеров и реальная отдача от их использования подчас уходят на второй план. Возможность освоить большой бюджет нередко становится приоритетом для людей, ответственных за подготовку и реализацию проекта. Квалификация специалистов – и со стороны заказчика, и со стороны интегратора, как правило, очень низкая, а уровень сервиса и поддержки вызывает массу нареканий.

При этом в стране, по сути, отсутствует реальная конкуренция при проведении тендеров. Более того, многие конкурсы и вовсе являются фиктивными. Маржа вендоров, и в особенности интеграторов, очень часто составляет более двух третей реальной стоимости проекта.

С учетом сказанного можно сделать вывод, что доминирование тех или иных решений на рынках СНГ, и в первую очередь России, является не столько следствием их технологических и экономических преимуществ, сколько отражением предпочтений доминирующих в нашей стране интеграторов и поставщиков. Это относится отнюдь не только к рынку высокопроизводительных систем. Не стоит забывать и о том, что в стране отсутствует современная диверсифицированная экономика и конкурентный либеральный рынок, которые жизненно необходимы для формирования ИТ-инфраструктуры высокого класса.

Оснований считать, что в ближайшее время что-то существенно изменится, нет. Впрочем, необходимо учитывать и то, что решения на основе серверов стандартной архитектуры становятся все более популярными не только в России, но и в большинстве развитых стран.


"Альма-кластер" – символ эпохи

Стремительному взлету процессоров Intel Xeon в рейтинге Top 500 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. Так 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 Top 500 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 Top 500 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.


Процессоры Intel Xeon, Intel Itanium и AMD Opteron в топ 500

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями