Made in garage
АрхивВ начале нынешнего года почти незамеченным прошло сообщение, которое все-таки достойно того, чтобы о нем вспомнить... Кто бы мог подумать, что в недалеком будущем каждый сможет пользоваться ресурсами суперкомпьютеров, позволяющих одновременно и в игры играть, и сайт в Интернете содержать в режиме "24x7", и хозяйство охранять, и фильмы по заказам смотреть, и много чего еще... Все это уже возможно, утверждают представители компании Patmos International. Суперкомпьютер Quatro c двенадцатью процессорными узлами стоит всего 100 тыс. долларов, то есть во много раз меньше аналогичных систем таких известных брэндов, как Cray, IBM, Honeywell, Fujitsu, NEC, Stratus и Tandem.
Как рассказывает Джеймс Гацка (James Gatzka), учредитель преуспевающей компании, базирующейся в городе Оушн-Сити, штат Мэриленд, идея создания домашнего или "гаражного" суперкомпьютера появилась вынужденно: в 1988 году Джеймс пытался купить быстрый вычислитель у известного идейного лидера и владельца патентов на массивную параллельную обработку данных Thinking Machines. Сделка не состоялась по одной простой причине: в те времена согласно правительственным декретам США суперкомпьютеры могли покупать только государственные учреждения и исследовательские институты.
Тогда Гацка решил построить собственный суперкомпьютер из общедоступных компонентов. Затея отняла не так уж мало времени, и лишь в начале 1998 года Джеймсу удалось выпустить первую версию суперкомпьютера, основанного на запатентованной идеологии Perpetua. Сразу же после его создания суперкомпьютер был куплен не кем иным, как Honeywell, а впоследствии интерес к недорогим монстрам начали проявлять и другие производители мощного компьютерного оборудования.
Изделия Patmos могут делать все то, что и "настоящие" суперкомпьютеры: они реализуют патентованную систему символьной обработки Symbolics, которая ориентирована на работу с массивными данными, ассоциированными со сложными и хаотическими процессами, например, с предсказаниями погоды или моделированием ядерных реакций. Система Symbolics - результат диссертационной работы сотрудника Patmos доктора Эрика Йешке (Eric Jeschke), проведенной и защищенной в университетах штатов Индиана и Гавайи.
Основной "мягкой" платформой суперкомпьютера является операционная система Limbix - клон Linux, дополненный элементами технологий нейронных сетей и размытой (fuzzy) логики. Но поскольку аппаратная основа совместима с платформами Intel x86, то суперкомпьютер может работать и под Windows, и под Unix, и под Linux - на разных узлах одновременно. Отсюда - широкий спектр возможных приложений.
На каждом из жестких дисков серверных узлов прикладные программы отделены от данных, система оборудована четырьмя источниками бесперебойного питания на основе независимых генераторов. Кроме того, суперкомпьютеры комплектуются средствами защиты от землетрясений, наводнений и пожаров.
Компания подчеркивает, что Perpetua не является клоном архитектуры Beowulf: это компактное, единое сетевое решение, оснащенное управляющей консолью на основе Java - JIM (Java Management Console). Типичная модель Quatro состоит из взаимозаменяемых узлов nBoxes, которые являются, условно говоря, мини-серверами системы. Если управляющая консоль обнаруживает выход из строя (либо физическое удаление) одного из серверов, рабочая нагрузка перераспределяется между оставшимися узлами.
В последние годы проявилась тенденция создания непрерывно эволюционирующих суперкомпьютеров, примером чему может стать проект NonStop Himalaya, осуществляемый подразделением Tandem корпорации Compaq, или же "гаражный" суперкомпьютер Cplant, составленный из обычных десктопов в лабораториях Sandia, о котором я рассказывал в новостях "КТ" #326. Все эти проекты отличаются относительной дешевизной. Тем не менее, в компании Patmos склонны считать, что их проект самый экономичный. Как уже было сказано, та модель суперкомпьютера, которую Patmos выставляла в начале года за 100 тысяч, включала 12 процессоров. Были модели и подешевле: компьютер с четырьмя процессорами продавался за 20 тысяч (в его процессорных узлах использованы чипы AMD K6-2 с рабочей частотой всего лишь 200 МГц).
Но главная изюминка архитектуры Perpetua заключается в другом. Высокая производительность компьютеров серии Quatro [1] достигается благодаря использованию оптической системной шины - первоначально это была шина типа Fiber Channel, работающая на частоте 1 ГГц, а в последних моделях ее заменила двухгигагерцовая Fiber Connectionist. (Посмотрите мою колонку в предыдущем выпуске "КТ" #354 - там как раз об оптических системных шинах.)
Управляющая консоль и сверхбыстрые шины способны реконфигурировать систему в процессе работы, в том числе осуществлять молниеносный своппинг винчестеров. В систему встроены аппаратные средства управления массивами жестких дисков nMime, которые функционально намного превосходят распространенные массивы RAID. nMime оперативно реплицируют содержимое накопителей на другие узлы в зависимости от динамики и производительности системы в целом. Таким образом обеспечивается не только резервирование данных на случай выхода диска из строя, но и существенное повышение производительности суперкомпьютера.
Архитектура Perpetua предусматривает наличие трех независимых каналов передачи данных между узлами, что не только устраняет узкие места, но и существенно повышает надежность системы. Если узел выходит из строя, управляющий центр обеспечит продолжение выполнения основной задачи в обход неисправного узла.
По словам Гацки, сейчас, когда растут потребности в приложениях "24х7", спрос на суперкомпьютеры типа Quatro будет расти. Специалисты компании утверждают, что их продукт - первый в мире по-настоящему бесперебойно функционирующий сервер. 12 или 16 серверных узлов - только начало. Уже сейчас могут быть изготовлены модели Quatro с 32, 64 и даже 4096 узлами. Вскоре Patmos собирается выпустить суперкомпьютеры на основе процессоров с рабочей частотой не менее 1 ГГц.
Вообще, тема суперкомпьютеров постепенно выходит за рамки обсуждений в академических кулуарах. Еще в середине 1998 года в Лос-Аламосских лабораториях был собран недорогой суперкомпьютер Avalon - с затратами на систему всего около 150 тыс. долларов (см. "КТ" #253). Правда, следует учесть, что он базировался на процессорах Alpha, экспорт которых в страны известного списка запрещен, да и само учреждение в силу своей режимности вряд ли смогло бы продать на сторону сей диковинный продукт.
Надежду вселяет другое. Все чаще появляются сведения о том, что вскоре исследователи, сформировав должным образом исходные данные, смогут отправлять их через Интернет на мощные процессорные центры и получать результаты на удаленном суперкомпьютере. А кого интересует, кто данные обработал: суперкомпьютер или чудовищной силы работники умственного труда? Но об этом разговор пойдет через пару-тройку выпусков нашего журнала.
1 (обратно к тексту) - Увы, точных цифр привести не могу. Quatro пока не включены в список, который ведут известные аналитики суперкомпьютерной техники - университеты Мангейма и Теннеси (www.top500.org), поскольку аналитический отчет издается ежегодно в середине ноября.
