Елена Стольникова
На прошлой неделе в области случилось достаточно важное событие
в области национального контроля и прогнозирования за погодой.
Высокие технологии приходят и в эту, казалось бы, достаточно
консервативную область. Пригашенным журналистам все показали,
все рассказали, и стало спокойнее за прогнозы: погода у нас (по
крайней мере, в части отслеживания и анализа) — в надежных
профессиональных руках.
Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей
среды (Росгидромет), группа компаний РСК и корпорация Intel
представили новый энергоэффективный высокопроизводительный
кластер (именно так научно-технически называется эта инновация),
созданный на основе процессоров Intel® Xeon® серии 5600 с
использованием жидкостного охлаждения. Группа компаний РСК
выступила разработчиком технологического решения и интегратором
установки пилотной кластерной системы с пиковой
производительностью 15,33 TFLOPS (триллионов операций в секунду)
с возможностями дальнейшего расширения. Это
высокопроизводительное решение является инструментом российских
метеорологов для дальнейшего развития оперативных технологий с
целью повышения точности, заблаговременности и детализации
прогнозов погоды.
В настоящее время Росгидромет решает широкий спектр сложных
задач в области обработки гидрометеорологических данных,
моделирования и прогнозирования процессов в атмосфере и океане,
требующих больших вычислительных ресурсов и высокой
эффективности их использования. Метеорологический центр в
Москве, наряду с центрами в Вашингтоне и Мельбурне, является
одним из трех Мировых метеорологических центров Всемирной
метеорологической организации (ВМО). В рамках ВМО Мировой
метеорологический центр в Москве обеспечивает выполнение
международных обязательств России по обмену прогностической
информацией и данными гидрометеорологических наблюдений.
Введенный Росгидрометом в эксплуатацию в марте 2009 года
вычислительный комплекс с суммарной пиковой производительностью
27 TFLOPS позволил ученым Гидрометцентра России реализовать
накопленный к данному моменту научный потенциал в развитии
прогностических моделей. Взрывной характер внедрения в
оперативную практику глобальных моделей с шагом 30-40 км и
мезомасштабных моделей с шагом 2-7 км в течение двух лет
практически исчерпал вычислительные ресурсы ранее установленного
вычислительного кластера.
«Для повышения точности и детализации прогнозов погоды
необходимо увеличение пространственно-временного разрешения
моделей и их физического насыщения. Научная обоснованность
моделирования процессов в атмосфере позволяет уже сейчас решать
данные задачи на вычислительных мощностях порядка 0,5 PFLOPS
(пятьсот триллионов операций в секунду). И отсутствие
требующихся вычислительных мощностей сдерживает ученых и
практиков Гидрометцентра России», — подчеркнул на презентации
Роман Вильфанд, директор Гидрометцентра России.
«При подготовке следующего этапа модернизации с увеличением
вычислительной мощности минимум в 10-15 раз нам нужно найти
решение, отвечающее все возрастающим требованиям
энергоэффективности в условиях существенных ограничений по
доступности электроэнергии и необходимости снижения прочих
эксплуатационных расходов, — поясняет директор ГВЦ Росгидромета
Владимир Анцыпович. — Высокопроизводительное решение РСК на
основе процессоров Intel® Xeon® серии 5600 с использованием
жидкостного охлаждения, обладающее высоким уровнем компактности
и низким энергопотреблением в сочетании с возможностями для
дальнейшего наращивания мощности и масштабирования при
одновременном обеспечении высокой надежности, отвечает
достаточно жестким критериям Росгидромета, предъявляемым к
вычислительным комплексам на современном этапе».
Группа компаний РСК, ведущий в России и СНГ разработчик и
интегратор «полного цикла» суперкомпьютерных решений нового
поколения на основе архитектур корпорации Intel и передового
жидкостного охлаждения, провела глубокую модернизацию
поставленного по контракту с ГВЦ Росгидромета оборудования до
уровня пилотной системы, обладающей на данный момент пиковой
производительностью 15,33 TFLOPS.
Новый вычислительный кластер Росгидромета основан на
разработанной РСК инновационной архитектуре «РСК Торнадо»,
впервые продемонстрированной на ведущей европейской отраслевой
выставке International Supercomputer Conference (ISC), прошедшей
в Гамбурге в июне 2011 года. «РСК Торнадо» — это первое в мире
энергоэффективное суперкомпьютерное решение с передовым
жидкостным охлаждением для массово доступных стандартных
серверных плат на базе процессоров Intel® Xeon®, изначально
создававшихся для традиционных систем с воздушным обдувом
электронных компонент. Архитектура «РСК Торнадо» обеспечивает
гибкость конфигурации вычислительных узлов со стандартными
интерфейсами и простоту построения решения, высокую
ремонтопригодность (простота замены модулей оперативной памяти и
увеличения ее объема, обновление на новые модели процессоров),
возможность интеграции с любыми внешними изделиями со
стандартными интерфейсами (PCI Express).
На текущий момент пилотная кластерная система, установленная в
Росгидромете, состоит из 96 вычислительных узлов, каждый из
которых содержит по два наиболее высокопроизводительных
процессора Intel® Xeon® 5680 с тактовой частотой 3,33 ГГц (всего
192 процессора). В системе реализован большой объем оперативной
памяти на один узел — 48 ГБ (суммарный объем оперативной памяти
всей системы составляет 4608 ГБ). Коммуникационная сеть
построена на базе высокоскоростного интерфейса Infiniband QDR.
Уже в рамках пилотной системы вычислительный кластер обладает
следующими уникальными характеристиками: высокая
энергоэффективность — показатель эффективности использования
электроэнергии (Power Usage Effectiveness, PUE) достигает
рекордного для HPC-индустрии значения 1,06 (соотношение
«энергопотребление всей системы/энергопотребление электронных
компонент») — то есть, не более 5,7% энергопотребления будет
расходоваться на охлаждение всей системы; высокая вычислительная
плотность и, как следствие, компактность; рекордно высокий
коэффициент вычислительной эффективности — более 92% на тесте
LINPACK; простота и высокая надежность; экономическая
эффективность; высокая масштабируемость; возможность
использования ускорителей (архитектуры Intel MIC).
«Инновационная архитектура «РСК Торнадо» с передовым жидкостным
охлаждением позволила создать вычислительный кластер
Росгидромета, который не только удовлетворяет всем жестким
критериям, предъявляемым к системам подобного класса, но и
обладает поистине уникальными характеристиками: низким уровнем
энергопотребления в сочетании с рекордным показателем
эффективности использования электроэнергии и большой
вычислительной эффективностью. Этот пилотный проект
стратегически важен для нас не только из-за реализованных в нем
технологических инноваций и перспектив дальнейшего развития, но
и вследствие высокой социальной значимости тех задач, которые
сможет решать Росгидромет с помощью нового энергоэффективного
высокопроизводительного комплекса», — отметил Алексей Шмелев,
исполнительный директор группы компаний РСК.
В рамках пилотного проекта на основе стандартной архитектуры х86
уже в этом году производительность вычислительного кластера в
ГВЦ Росгидромета будет увеличена до 30 TFLOPS без изменения
габаритов системы.
С 2003 года специалисты корпорации Intel принимали участие в
работах Росгидромета по оптимизации прогностических алгоритмов в
вычислительных средах с высоким уровнем распараллеливания. В
апреле 2008 года Росгидромет и корпорация Intel объявили о
создании Центра компетенции высоких технологий в
гидрометеорологии. Задачами данного Центра являются исследования
в области вычислительных структур в применении к задачам
оперативной гидрометеорологии и оптимизация соответствующих
вычислительных алгоритмов.
«Благодаря длительной совместной работе специалистов обеих
сторон удалось оптимизировать прогностические модели,
применяемые в Росгидромете, для кластерных систем на основе
архитектуры х86. Это позволило максимально быстро адаптировать
внедренный вычислительный комплекс под текущие оперативные
задачи. А лидирующие по производительности процессоры Intel Xeon
позволят Росгидромету получить необходимую дополнительную
вычислительную мощность для решения этих задач», — сказала Юлия
Клебанова, директор по работе с корпоративными заказчиками
корпорации Intel в странах СНГ.
ПОДВЕРСТКА
Деятельность Федеральной службы по гидрометеорологии и
мониторингу окружающей среды (Росгидромет) направлена на
реализацию стратегических целей, связанных с обеспечением
своевременного предупреждения об опасных гидрометеорологических
явлениях и высоких уровнях загрязнения окружающей среды, а также
с обеспечением потребностей Российской Федерации в постоянном
мониторинге и прогнозе состояния и загрязнения окружающей среды
на локальном, региональном и глобальном уровнях. Росгидромет –
член Всемирной метеорологической организации. На территории РФ
находятся Мировой метеорологический центр (Москва) и два
Региональных специализированных центра (в Новосибирске и
Хабаровске), Мировой центр данных (ВНИИГМИ МЦД, Обнинск),
Мировой центр радиационных данных (ГГО им. А.И.Воейкова,
Санкт-Петербург).
Группа компаний РСК — ведущий в России и СНГ разработчик и
интегратор «полного цикла» суперкомпьютерных решений нового
поколения на основе архитектур корпорации Intel и передового
жидкостного охлаждения, а также целого ряда собственных ноу-хау.
Существующий потенциал компании позволяет: реализовать самую
высокую вычислительную плотность в индустрии на базе стандартных
процессоров архитектуры x86, использовать полностью «зеленый»
дизайн, обеспечить высочайшую надежность решения, полную
бесшумность работы вычислительных модулей, 100% совместимость и
гарантированную масштабируемость, при этом достигается
беспрецедентно низкая стоимость владения и невысокий уровень
энергопотребления. Кроме того, специалисты РСК имеют опыт
разработки и внедрения полного программного стека решений для
повышения эффективности работы и прикладного использования
суперкомпьютерных комплексов: от системного ПО до
вертикально-ориентированных платформ на базе технологии облачных
вычислений.
По итогам конкурса, проведенного корпорацией Intel за 2010 год,
суперкомпьютерное решение РСК было признано победителем
номинации «Лучшее в России и СНГ серверное решение на базе
процессоров Intel® Xeon®». РСК имеет наивысший уровень Platinum
в рамках программы поддержки партнеров Intel® Technology
Provider Program.
С использованием материалов Росгидромета,
Группы компаний РСК, Корпорации Intel
