Superkomputery na sprzedaż. Za ile możemy kupić osobistego, legendarnego Craya?

Do tej pory superkomputery nie były towarem półkowym. Obcowanie z nimi sprowadzało się do wynajęcia czasu lub mocy przerobowej, przekazania danych do obróbki opiekunom wielkiej maszyny i czekania na wyniki. Od czasu do czasu duża organizacja rządowa lub bardzo bogata firma decydowała się na kontraktową konstrukcję tego typu jednostek. A czy da się kupić superkomputer dla (nieco bogatszych) mas?

Idea sprzedaży superkomputerów nie jest nowa, a stało się to za sprawą marketingowego oszustwa. Mnóstwo firm sprzedawało wysokowydajne matryce kilku-kilkunastoprocesorowe, chwaląc się, że są to superkomputery. Z takim "superkomputerem" zetknąłem się po raz pierwszy na uczelni PJWSTK, gdzie w małym pokoiku stał już wtedy leciwy model Hitachi SR2201 w wersji Compact i zachęcał maturzystów do wstąpienia w szeregi uczelnianej braci. Niestety, nie był to superkomputer, ale nieco bardziej wydajny komputer. Prawdziwe, "zrównoleglone" jednostki to zupełnie inna historia. Jednym z producentów tego typu urządzeń jest bohater dzisiejszego wpisu, czyli legendarny Cray.

Też chcę taki!

Duże firmy oraz organizacje mocno zależne od czasu nie mogą sobie pozwolić na stanie w kolejce po moc przerobową jednego z kilkuset superkomputerów dostępnych na świecie. Liczba ta może wydawać się duża, ale do każdego z nich czeka wielu petentów (najczęściej naukowców mających luksus możliwości odwlekania), a wyniki potrzebne są najczęściej na zaraz. Cray postanowił wykorzystać ten stan rzeczy, gdy okazało się, że większość klientów nie potrzebuje maksymalnej wydajności maszyn z TOP500, a jedynie ułamek.

Tak oto narodził się Cray XC30-AC. Widoczny na zdjęciu poniżej pojedynczy moduł można połączyć w klaster i tym samym dobrać moc przerobową zgodnie z potrzebami. Najprostsza konfiguracja kosztuje jedynie 500 000 dol. (jedna szafka), a najbardziej wydajna 3 mln dol. (klaster 8 szafek). Moc obliczeniowa to 22-176 teraflopów. Taka rozpiętość powinna zadowolić większość klientów.

Co ciekawe, XC30-AC jest nowocześniejszą konstrukcją od słynnego Titana, który wykorzystuje procesory AMD Opteron i NVIDIA. To właśnie XC30-AC będzie fundamentem przyszłych superkonstrukcji. W tym kontekście AMD wypadło z łask i miejsce Opteronów zajął Intel Xeon 5400 (inne źródła podają Xeon E5-2600). W jednej "szafce" znajduje się 128 procesorów, czyli 1024 rdzenie. Wszystko chłodzone powietrzem.

Ale procesory to niejedyny krok naprzód w stosunku do Titana. Połączenia międzykomponentowe wykonane są w nowszej architekturze Aries i charakteryzują się większą przepustowością niż wnętrzności Titana. Do potencjalnych klientów nowego produktu Cray możemy zaliczyć przede wszystkim firmy przemysłu ciężkiego oraz kompanie wydobywcze. Symulacje odkrywanych złóż, obliczenia wydajności potężnej fabryki, pomoc w projektowaniu skomplikowanych konstrukcji stalowych to tylko część zastosowań XC30-AC.

System można rozbudować do 482 szafek, co zapewne nie nastąpi nigdy, ale życzenia klientów bywają różne. Pojedyncza szafka to także 30 TB przestrzeni dyskowej, co daje 140 TB w pełnej konfiguracji 8 szafek. W razie konieczności wymiany procesora można wykorzystać tylko Xeona w architekturze Sandy Bridge, choć planuje się wprowadzenie Ivy Bridge na późniejszym etapie rozwoju. Do tego należy dodać koprocesory w postaci jednostki Intela Xeon Phi oraz popularnych procesorów GPU Nvidia, które będzie można dokupić około grudnia tego roku.

Na szczególną uwagę zasługuje infrastruktura Aries. Przez wiele lat połączenia komponentów były największą bolączką konstruktorów superkomputerów i stanowiły wąskie gardło systemu. Aries oferuje aż 10 GBps, przy czym jest to "injection bandwidth", która nie reprezentuje całkowitej przepustowości systemu.

Jakie są realne zyski z zastosowania tak wydajnej architektury? Opóźnienia kompletnego klastra (8 szafek) sięgają maksymalnie 3 mikrosekund, przy czym chodzi tu o pracę na maksymalnych obrotach. Oznacza to, że komponenty klastra komunikują się tak, jakby wszystkie znajdowały się w jednej obudowie w systemie point-to-point. Co więcej, tak duża wydajność komunikacji umożliwia dzielenie całej dostępnej pamięci pomiędzy dowolne procesory w sposób bezpośredni.

Na koniec kilka słów o oprogramowaniu. Superkomputerem Cray XC30-AC zawiaduje znany z Titana system operacyjny Cray Linux Environment. Umożliwia on uruchomienie praktycznie dowolnej aplikacji linuksowej i jest przystosowany do obsługi nowej architektury. Jego instalacja trwa dobę, urządzenie jest gotowe do pracy następnego dnia.

Czy opłaca się kupić własnego Craya? Pojedyncza sesja na jednej z maszyn TOP500 kosztuje minimum kilkanaście tysięcy dolarów. Jest oczywiste, że w większości przypadków jedna sesja nie zadowoli zleceniodawcy i z biegiem czasu stanie się on zależny od tego typu usług. Cena niby też atrakcyjna, ale pół miliona dolarów to trochę dużo, żeby pograć w FarCry 3 (poprzez Wine oczywiście...).