Гонку за терафлопсами пора заканчивать

Вот уже в третий раз российские специалисты, работающие в области высокопроизводительных вычислений, завершили год в красивом старинном городе Переславле-Залесском, где в конце 2014 года на базе Института программных систем имени А.К. Айламазяна РАН [1] прошел Третий национальный суперкомпьютерный форум [2].

Мне довелось поучаствовать в работе как этого, так и прошлогоднего, Второго форума (о нем см. [3]). Есть с чем сравнивать. И в этом году можно было заметить существенные отличия как в целом, так и в работе интересующей меня секции. Во-первых, программа форума расширилась за счет проведения двух дополнительных мероприятий: научно-практической конференции «Посткремниевые вычисления» и мини-симпозиума «Прикладная математика в эпоху суперкомпьютеров». Во-вторых, несмотря на некоторое снижение числа участников (449 в 2013 году и 300 в 2014-м), выросло количество докладов на форуме (127 против 110). Изменилась и тематика докладов, которая сместилась от вопросов проектирования суперкомпьютеров к более прикладным вопросам применения высокопроизводительных вычислений в различных областях науки, техники и производства.

В-третьих, форум от формата обычной площадки для обмена мнениями и информацией перешел к непосредственной поддержке исследований в области высокопроизводительных суперкомпьютерных вычислений, учредив собственную отраслевую премию, которая так и называется — премия Национального суперкомпьютерного форума. Ближе к следующему форуму в результате заочного тайного голосования среди специалистов отрасли будет определено 30 участников второго тура. И уже в ходе проведения НСКФ-2015 тайным рейтинговым голосованием изберут трех лауреатов премии.

В-четвертых, на форуме неоднократно и явно прозвучало, что гонку за «попугаями» в виде гига- и терафлопсов пора заканчивать. Конечно, сравнивать различные суперкомпьютерные системы каким-то образом нужно, но это сравнение должно базироваться на основе не искусственных тестов, а реальных задач и приложений, решаемых на высокопроизводительных системах.

Традиционным для форума осталось широкое представительство научных и производственных организаций, занимающихся созданием и исследованием суперкомпьютерных систем.

Уже второй год на форуме была представлена и такая специфичная технология высокопроизводительных вычислений, как грид-системы из персональных компьютеров. Причем в этом году кроме секционных были представлены и два пленарных доклада. С одним из них — «Концепция многозадачной грид-системы с гибким управлением свободными вычислительными ресурсами суперкомпьютеров» —выступил директор Института динамики систем и теории управления СО РАН, академик РАН Игорь Бычков [5].

В целом от Третьего национального суперкомпьютерного форума осталось двойственное впечатление. С одной стороны, явно видно, что в области программных и конечных аппаратных высокопроизводительных систем в нашей стране есть интересные и конкурентоспособные разработки, с другой — все они базируются на импортных составляющих и комплектующих, которым в настоящее время нет отечественной замены. И здесь перед нашей наукой и производством имеется огромный как социальный, так и политический заказ. Хотелось бы увидеть положительные тенденции в развитии именно этого направления.

Будущее персональных грид-систем

Публикуем также комментарии экспертов о роли и месте грид-систем, основанных на использовании персональных компьютеров.

Михаил Посыпкин, вед. науч. сотр. Центра распределенных вычислений ИППИ РАН, председатель Российского отделения IDGF:

Многих, вероятно, может удивить то, что на мероприятии, посвященном суперкомпьютерным вычислениям, поднимается тема организации высокопроизводительных расчетов с использованием персональных компьютеров. Однако это не случайно. Нередки случаи, когда на суперкомпьютерах решаются задачи, не требующие интенсивного обмена данными. При этом дорогостоящее сетевое оборудование («интерконнект») кластеров фактически не используется. Подобные задачи целесообразно решать на более дешевых ресурсах, таких как, например, грид-системы персональных компьютеров. Развитием и популяризацией этой технологии мы и пытаемся заниматься.

Несмотря на то что мы участвуем в Национальном суперкомпьютерном форуме уже во второй раз и на этот раз кроме проведения секции нам дали возможность выступить с двумя пленарными докладами, есть ощущение, что представители научной сферы вообще и суперкомпьютерной отрасли в частности недооценивают возможности распределенных вычислений на базе персональных компьютеров. Причиной этого, на наш взгляд, является недостаточная информированность о существовании и особенностях подобной технологии.

В этой связи хотелось бы упомянуть, что в ЦЕРНе, имеющем как собственные огромные вычислительные ресурсы, так и доступ ко многим мировым суперкомпьютерным центрам, тем не менее не только продолжают, но и расширяют использование персональных грид-систем. И более того, у них запущено уже три проекта добровольных распределенных вычислений как для решения технических вопросов функционирования Большого адронного коллайдера, так и для моделирования и обработки данных конкретных физических экспериментов.

На наш взгляд, тормозит внедрение этой удобной технологии и боязнь специалистов-предметников вникать в тонкости информационных технологий, разбираться с работой серверного и клиентского ПО. Поэтому на круглом столе, прошедшем в рамках секционной работы форума, было решено заняться организацией «BOINC-инкубатора», постаравшись организовать поиск потенциально перспективных идей, способных быть решенными в рамках этой компьютерной технологии и максимально облегчить реализацию таких проектов.

С этой целью отобранным в ходе предстоящего конкурса проектам будет оказана серьезная техническая помощь в виде предоставления вычислительных ресурсов и консультационной помощи высококвалифицированных специалистов по адаптации имеющегося расчетного приложения для работы в рамках персонального грида. В результате, как ожидается, будет существенно снижена «стоимость входного билета» в мир высокопроизводительных грид-технологий на базе персональных компьютеров.

Кроме того, на этом форуме был представлен доклад, в котором мы попытались показать, как грид-системы из персональных компьютеров можно успешно интегрировать с суперкомпьютерами, создавая мощные комбинированные распределенные комплексы. Одним из инструментов для такой интеграции может служить совместная разработка команд из Института динамики систем и теории Управления СО РАН и ИППИ РАН — система CluBoRun (Cluster for BOINC Run). Достоинством данной системы является то, что она может использовать простаивающие ресурсы суперкомпьютеров, которые неизбежно образуются при использовании систем пакетной обработки, применяемых на кластерах коллективного доступа.

Хотел бы еще сказать, что Российское отделение IDGF (Международной федерации грид-систем из персональных компьютеров) стало официальным членом Национальной суперкомпьютерной технологической платформы (НСТП). Это открывает нам доступ к информационным ресурсам платформы и позволяет использовать площадку НСТП для налаживания эффективного взаимодействия с представителями российской суперкомпьютерной отрасли.

Олег Заикин, науч. сотр. ИДСТУ СО РАН, координатор проекта SAT@home и один из создателей CluBoRun:

Хотел бы прежде всего поддержать высказанную Михаилом мысль о том, что необходимо помогать заинтересованным исследователям в освоении технологии персональных грид-систем и, возможно, в создании и развитии добровольных проектов. Действенность такой поддержки показывает пример нашего проекта SAT@home, работающего уже более трех лет. И на начальном этапе, и даже сейчас большую помощь нам оказывают специалисты Центра распределенных вычислений ИППИ РАН. Собственно, и сам сервер проекта с самого начала работы и до настоящего момента находится на их площадке. Не могу не сказать о той помощи, которую нашему проекту оказывают и добровольные помощники — волонтеры-кранчеры. Причем некоторые из них превратились в реальных помощников в развитии проекта, вошли в команду разработчиков. Один из них, Максим Манзюк, стал одним из основных создателей программы CluBo-Run и полноправным соавтором доклада, с которым выступал на НСКФ И.В. Бычков.

1. Сайт Института программных систем имени А.К. Айламазяна РАН: http://skif.pereslavl.ru/psi-info

2. Сайт Национального суперкомпьютерного форума (НСКФ-2014): http://2014.nscf.ru

3. Андреев А. Суперкомпьютерный Переславль-Залесский // ТрВ-Наука. № 11 февраля 2014 года.

4. Сайт Российского отделения IDGF: http://desktopgrid.ru

5. Видеозапись доклада академика РАНИ.В. Бычкова на НСКФ-2014: http://www.youtube.com/watch?&v=6Gn8tl1515U

6. Сайт Национальной суперкомпьютерной технологической платформы: www.hpc-platform.ru