Самый западный университет России построил суперкомпьютерный кластер на лезвиях IBM

Российский государственный университет им. Иммануила Канта в Калининграде - крупнейший образовательный, научный, культурный, просветительский центр самого западного региона России, в котором обучается около 14тыс студентов. В составе университета 13 факультетов, Институт современных образовательных технологий, Институт математического моделирования, Институт Канта. Институт математического моделирования РГУ им. И. Канта создан в 2007 году в результате преобразования Института информационных технологий РГУ им. И. Канта. Сегодня основные задачи института – работа со студентами в сфере изучения современных информационных технологий, выполнение задач по развитию методов параллельного программирования.

Современное высшее образование невозможно представить без широкого использования передовых информационных технологий как в процессе обучения, так и в научных исследованиях, включая сложные научно-технические расчеты, которые требуются в физике, биологии, математическом моделировании и многих прикладных науках. Выполнение таких расчетов часто связано с обработкой огромных массивов данных, поэтому если эти задачи запускать на обычном персональном компьютере, то результатов придется ждать несколько недель и даже месяцев. Оптимальной платформой для выполнения сложных расчетов являются суперкомпьютерные кластеры, насчитывающие несколько десятков, сот или тысяч процессоров.
В 2007 году РГУ им. И. Канта стал победителем конкурса вузов, проводимого в рамках национального проекта «Образование». Университет создал инновационный парк, ориентированный на потребности инновационных проектов Калининградской области. был установлен вычислительный кластер на базе суперкомпьютера, якорными пользователями которого сталиспециалисты математического и физико-технического профиля.

После начала реализации приоритетного национального проекта «Образование» РГУ им. И. Канта провел конкурс на поставку серверного оборудования для построения суперкомпьютера. По итогам тендера был выбран кластер IBM System Cluster 1350 на базе блейд-серверов IBM BladeCenter. Он оптимально подходил для поставленных задач и вписывался в выделенный на этот проект бюджет. Кроме того, университет учитывал и лидирующие позиции IBM на рынке суперкомпьютерных вычислений и успешный опыт применения BladeCenter для построения суперкомпьютеров в различных академических и образовательных учреждениях.

Применение серверов-лезвий позволило добиться максимальной плотности размещения вычислительных ресурсов, что позволило разместить суперкомпьютер в сравнительно небольшом помещении, и обеспечило гибкое управление ресурсами этого комплекса. Предложенная IBM конфигурация суперкомпьютера IBM Cluster 1350 состояла из 68 лезвий BladeCenter HS21, выполняющих функции вычислительных узлов кластера, и еще четырех серверов, которые управляют кластером с помощью программного обеспечения IBM Cluster Systems Management (CSM) и обеспечивают функционал кластерной файловой системы IBM General Parallel File System (GPFS). Каждое лезвие оборудовано двумя четырехъядерными процессорами Intel Xeon с тактовой частотой 2,33 ГГц и восемью гигабайтами оперативной памяти. Все лезвия работают под управлением операционной системы Linux (дистрибутив RHEL 5.1 64bit) и связаны между собой в кластер с помощью высокоскоростного интерфейса InfiniBand, разработанного специально для построения суперкомпьютеров и обеспечивающих минимальную задержку при обмене данными между вычислительными узлами кластера. Для обеспечения бесперебойной работы узлов в кластере Cluster 1350 применяются различные аппаратные и программные решения IBM, сводящие к минимуму плановые и внеплановые простои оборудования и позволяющие добиться максимальной эффективности использования суперкомпьютера.

Для проведения вычислений на суперкомпьютере используются прикладные программные пакеты для физических и физико-технических расчетов Ansys и Fluent, а также пакет для разработки оптимизированных кластерных приложений Intel Cluster Toolkit и специализированное программное обеспечение, созданное сотрудниками университета.

Для хранения исходных данных и результатов вычислений суперкомпьютера служат два высокопроизводительных дисковых массива IBM DS3400 большой емкости, объединенные в единую файловую систему GPFS, а для обеспечения дополнительного уровня защиты от потери данных информация с его жестких дисков регулярно копируется на ленточную библиотеку IBM TS3100.
Суперкомпьютерный комплекс установлен в специально подготовленном помещении, оборудованной системами жидкостного охлаждения и бесперебойного питания. Поставку суперкомпьютера выполнил калининградский системный интегратор ООО «Балтик Стайл».

Общая производительность университетского суперкомпьютера достигает пяти терафлопс (триллионов операций в секунду. В опубликованном 31 марта 2009 года очередном десятом рейтинге пятидесяти самых мощных российских суперкомпьютеров Top50 система из Калининграда заняла 23 место^*.

Как отметил директор института математического моделирования РГУ им. И. Канта Леонид Зинин, «пятитерафлопной мощности суперкомпьютера вполне достаточно для решения самых сложных математических задач, с которыми сегодня имеют дело ученые университета. Например, в РГУ им. И. Канта много лет занимаются моделированием в области физики космической плазмы. Для того чтобы провести расчеты для построения таких моделей на персональном компьютере, требуется почти полтора месяца. А при расчете на суперкомпьютере это время сократится до нескольких дней или даже часов!»

Ученый считает, что столь мощное оборудование способно помочь в решении не только теоретических научных, но и различных прикладных задач.
«На суперкомпьютере IBM Cluster 1350 можно использовать для нужд региона, например, для оптимизации транспортных потоков в области. Разумеется, суперкомпьютер прекрасно подходит и для учебных целей, прежде всего для обучения студентов университета методам математического моделирования и параллельных вычислений», – заметил Леонид Зинин.