Суперкомпьютерный кластер «Сергей Королев» в СГАУ

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) по праву считается одним из ведущих технических учебных заведений страны. Этот образовательный и исследовательский центр был основан в 1942 году (его прежнее название – Куйбышевский авиационный институт), и за более чем 60 лет вуз подготовил около 50 тысяч высококлассных специалистов. Многие из них впоследствии стали видными учеными, конструкторами и организаторами производства. Многолетние традиции, признанные научные школы и материальная база позволяют университету оставаться в ряду ведущих учебных и научных центров России. В последнее десятилетие в университете активно продолжается интеграция научных исследований и учебного процесса. СГАУ – участник целого ряда государственных и региональных научно-технических программ и международных программ сотрудничества. Основным направлением деятельности вуза является подготовка кадров и проведение научных исследований и разработок в интересах авиационно-космической, геоинформационной, оборонной и других высокотехнологичных отраслей экономики.

В прошлом году СГАУ получил статус национального исследовательского университета и по итогам государственного конкурса и вошел в число 15 самых инновационных вузов страны. Часть гранта, выделенного вузу правительством РФ, была направлена руководством на приобретение современного суперкомпьютера. Исходя из сравнительного анализа и опыта создания суперкомпьютерных центров в России и за рубежом, для построения высокопроизводительного кластера было выбрано оборудование IBM.

Подарок ко Дню космонавтики

Всего за один год партнер IBM, региональный системный интегратор "Самарская группа компаний «ПАРУС»", совместно со специалистами IBM разработала проект суперкомпьютерного центра и выполнила поставку, монтаж и пусконаладочные работы. 12 апреля, в День авиации и космонавтики, в СГАУ состоялось торжественное открытие суперкомпьютерного центра «Сергей Королев».

Суперкомпьютер был создан благодаря двум программам: Государственной программе развития национального исследовательского университета при поддержке правительства Самарской области и «Академической инициативе» IBM, в рамках которой компания помогает образовательным организациям внедрять самые современные технологии. Целью госпрограммы было «развитие среды генерации знаний на базе межвузовского медиацентра». Для этого и создавался суперкомпьютерный центр, ориентированный, по словам его архитекторов, «в том числе, на исследования в сфере нанотехнологий и наращивания телекоммуникационной инфраструктуры». В результате СГАУ получил современный вычислительный комплекс, который сможет обеспечить решение текущих и перспективных научно-исследовательских задач вместе с предприятиями авиационно-космического профиля. Разумеется, суперкомпьютер является мощным инструментом для решения образовательных задач – обучения студентов, но не менее ценна и возможность с использованием самых современных информационных технологий повысить квалификацию специалистов со стажем.

Суперкомпьютер «Сергей Королёв» станет основой интегрированной информационной среды для разработки современных аэрокосмических систем с применением приложений CAE/CAD/CAM/PDM/PLM. Это позволит в 4 – 5 раз сократить сроки и затраты на создание конкурентоспособных на мировом рынке изделий нового поколения. В спектр задач, решаемых суперкомпьютером, войдет моделирование наноструктур и разработка нанотехнологий, а также расчеты для таких отраслей науки и экономики, как автомобильная и аэрокосмическая промышленность, экологическое моделирование и прогнозирование, гидрометеорология и медицина.

Кластер на платформе IBM BladeCenter

Аппаратная основа установленного в СГАУ высокопроизводительного кластера – это IBM Cluster e1350, объединяющий блейд-серверы IBM BladeCenter: восемь шасси по 14 серверов HS22 в каждом. Это в общей сложности 112 высокоэффективных серверов, или 896 процессорных ядер. Каждый блейд-сервер оснащен двумя четырехъядерными процессорами Intel® Xeon® Processor X5560 с тактовой частотой ядра 2,8 ГГц; общий объем оперативной памяти суперкомпьютера составляет 1,3 ТБ, а объем внутренней системы хранения данных – 13,5 ТБ. Для управления кластером применяется двухпроцессорный сервер IBM System x3650 M2. В текущем году кластер планируется дополнить централизованной системой хранения данных.

На всех узлах кластера установлена операционная система Linux и программное обеспечение управления кластером IBM xCAT (Extreme Cluster Administration Toolkit) — масштабируемый, распределенный инструмент управления вычислениями и распределения ресурсов, который обеспечивает единый интерфейс для администрирования аппаратных средств и развертывания ОС. В качестве прикладного ПО суперкомпьютера предполагается использовать программную систему конечно-элементного анализа для моделирования задач газодинамики, аэродинамики и механики, системы инженерного анализа и проектирования и другие приложения.

Преимущества кластерных решений от IBM

Как поставщик самых современных решений для высокопроизводительных вычислений, IBM предлагает широчайший выбор кластерных конфигураций и платформ. В частности, сервер IBM BladeCenter® HS22 - это простой в эксплуатации двухпроцессорный blade-сервер, оптимизированный для лучшей производительности, энергоэффективности и охлаждения. Каждый сервер HS22 содержит по 12 слотов DIMM, поддерживая до 96 ГБ памяти DDR3. Долговечные твердотельные диски и жестко запрограммированные режимы RAID-0 и RAID-1 гарантируют высочайшую надежность при больших нагрузках на сервер. Оснащенный новейшими процессорами Intel®Xeon®, HS22 обеспечивает выдающуюся производительность, высокую пропускную способность памяти и высокоскоростные операции ввода/вывода.

Серверы HS22 имеют гибкую, энергоэффективную конструкцию, что является одним из важнейших условий при выборе оборудования для высокопроизводительного кластера. Новые возможности по управлению энергопотреблением, которые IBM заложила в эти серверы, помогают планировать энергетические параметры системы, а программное обеспечение IBM Systems Director Active Energy Manager™ обеспечивает измерение и контроль.

Благодаря применению недорогих серверов в сочетании с инновационным, легко доступным программным обеспечением с открытым исходным кодом и коммерческим ПО, решения IBM для высокопроизводительных кластеров демонстрируют значительные преимущества с точки зрения соотношения цена/производительность.

Но, пожалуй, самым значимым преимуществом решений для высокопроизводительных вычислений от IBM является исключительная надежность всего кластерного комплекса. Суперкомпьютер – сложная система, в которой все ее составляющие должны быть идеально оркестрованы, безупречно работать вместе. IBM предлагает действительно сбалансированное решение, так как все компоненты кластера проходят тщательную проверку в технической лаборатории компании.

С расчетом на развитие

На сегодняшний день пиковая производительность кластера «Сергей Королев» составляет 10 терафлопс (в тесте Linpack — 8,542 Тфлопс). В настоящее время это самый мощный суперкомпьютер в Самарской области. Проект предусматривает размещение оборудования IBM в шести стойках, из которых в настоящее время используются только три. Предполагается поэтапное наращивание мощности в рамках уже смонтированной и запущенной инженерной инфраструктуры суперкомпьютера до 30, а затем и 50 Тфлопс.

Проект по определению предполагает развитие. Современному научному и образовательному центру нужны самые передовые технологии, которые должны помочь справиться с серьезными научными и практическими задачами. А это означает, что вычислительный комплекс должен эволюционировать – отвечать все более сложным вызовам. Это полностью соответствует и традиции СГАУ – инновационного и современного вуза.

Смотрите видео (00:06:16)