HPC (High Performance Computing, vysoce v²konnΘ v²poΦty) je hßjemstvφm superpoΦφtaΦ∙ a "velk²ch" server∙. Odbornφci z univerzit v Mannheimu a v Tennesee ka₧d² p∙lrok vyhodnocujφ nejv²konn∞jÜφ sv∞tovΘ poΦφtaΦe a v²sledky zve°ej≥ujφ v seznamu Top500.
Seznam Top500 z listopadu 2002 potvrdil nßstup open source klastr∙ - dva linuxovΘ klastry s procesory Xeon se dostaly a₧ mezi deset nejv²konn∞jÜφch superpoΦφtaΦ∙ sv∞ta. To u₧ n∞co znamenß; vφt∞z, monstrum Earth Simulator s 8192 vektorov²mi procesory firmy NEC, podßvß ustßlen² v²kon 35,86 teraflopsu (trilion∙ floating-point operacφ za sekundu) - zhruba stejn∞, jako dßvß dohromady jedenßct jeho nßsledovnφk∙ z poslednφho Top500, a dokonce vÜech 500 superpoΦφtaΦ∙ ze seznamu z listopadu 1998! Nßzor, ₧e Linux je mßlo stup≥ovateln² a nevhodn² pro nejvyÜÜφ v²kony, u₧ neplatφ, co₧ d∙razn∞ potvrdilo i ohlßÜenφ nov²ch server∙ SGI.
Altix
Servery SGI Altix °ady 3000 s procesory Itanium 2 p°ekvapily tφm, ₧e zv²Üily stup≥ovatelnost linuxovΘ platformy a₧ do 64 procesor∙ a 512 GB vnit°nφ pam∞ti v jedinΘm systΘmu (single-image system). Doposud byly takovΘto parametry dostupnΘ pouze p°i spojenφ n∞kolika systΘm∙ do klastru, tedy specißlnφm zp∙sobem organizovanΘ poΦφtaΦovΘ sφt∞. Sφ¥ovΘ propojenφ poΦφtaΦ∙ v klastru vÜak je pro °adu velk²ch aplikacφ omezujφcφ, o n∞co slo₧it∞jÜφ ne₧ u single-image systΘm∙ je i programovßnφ ·loh.
P°i benchmarkov²ch testech 64procesorov² Altix v²razn∞ p°ekonal konkurenΦnφ unixovΘ servery ve v²konu v plovoucφ °ßdovΘ Φßrce a v datovΘm toku do/z pam∞ti i v testech s reßln²mi v∞decko-technick²mi aplikacemi (molekulßrnφ chemie, dynamika tekutin). Firma SGI uvedla i Altix Supercluster, tedy mo₧nost spojovat n∞kolik systΘm∙ do tzv. superklastr∙, kterΘ mohou mφt a₧ n∞kolik set procesor∙ pracujφcφch s daty ulo₧en²mi v jedinΘ spoleΦnΘ pam∞ti.
P°i zvyÜovßnφ poΦtu procesor∙ od urΦitΘ hranice nedochßzφ ke zvyÜovßnφ v²konu, proto₧e re₧ie systΘmu p°evß₧φ nad p°idan²m v²konem z vφce procesor∙ - tato hranice je tφm vyÜÜφ, Φφm je architektura systΘmu propracovan∞jÜφ. Ji₧ n∞kolik let existujφ servery SGI Origin, postavenΘ stejn∞ jako Altix na architektu°e NUMAflex, kterß jim prop∙jΦuje stup≥ovatelnost a₧ do 2048 procesor∙ v single-image stroji (v praxi je nejv∞tÜφm 1024procesorov² Origin 3800 v NASA Ames Research Centre). Jen nev²razn² v²kon procesor∙ MIPS zabrßnil Origin∙m v proniknutφ do skuteΦnΘ ÜpiΦky, ale pou₧itφ procesor∙ Itanium tento handicap odstra≥uje. DalÜφmi velk²mi single-image servery v praktickΘm provozu (nejednß se o masivn∞ paralelnφ Φi specißlnφ superpoΦφtaΦe, to je jinß kategorie, hlavn∞ cenovß) jsou 128procesorovΘ Fujitsu Siemens "Kaiser" PRIMEPOWER 2000 Φi 72(106)procesorovΘ (34 pomocn²ch procesor∙) Sun StarCat 15000. Nejv∞tÜφm intelovsk²m single-image serverem byl zatφm 32procesorov² Unisys ES7000, resp. NEC TX7.
D∙le₧it² je i v²kon procesor∙. JeÜt∞ nedßvno byly suverΘny riscovΘ procesory (zejmΘna Digital Equipment Alpha) a Intely se krΦily skromn∞ v pozadφ. Dnes vÜak Intel (resp.
i AMD) p°edstihl v∞tÜinu konkurence a krok s nφm dr₧φ jen znovuvzk°φÜenß Alpha (dnes u₧ od HP) a IBM Power4+. I kdy₧ nelze vylouΦit p°ekvapiv² pokrok Φi stagnaci n∞kterΘho v²robce (vzpome≥me, jak Itanium Merced zklamal vysokΘ ambice), dlouhodob² trend je z°ejm² a hlavn∞ vysokß efektivnost hromadnΘ v²roby Intelu a AMD p°inesla ceny, kter²m lze t∞₧ko konkurovat.
NovΘ servery SGI jsou p°ipraveny i na p°φÜtφ dv∞ generace procesor∙ Intelu - Madison a Montecino. Pracujφ pod systΘmem Red Hat Linux 7.2, jeho₧ schopnosti v oblasti stup≥ovatelnosti, prßce s daty a vyu₧itφ v²konu byly beze zm∞ny v jßdru zv²Üeny extenzφ SGI ProPack. Nap°φklad dφky v²konnΘmu souborovΘmu systΘmu XFS (produkt SGI, nynφ open source) dosßhl Altix I/O propustnosti p°es 2 GB/s. P°i v²voji extenzφ spoleΦnost SGI oboustrann∞ spolupracovala s komunitou open source, z pochopiteln²ch d∙vod∙ jφ vÜak nevydala vÜechna svß zdokonalenφ. Proto sice m∙₧ete na Altixu provozovat standardnφ Red Hat a jeho aplikace, ale budete-li chtφt ÜpiΦkov² v²kon, musφte si po°φdit ProPack. V²hodou Altixu proti klastr∙m i klasick²m superpoΦφtaΦ∙m je snadnΘ programovßnφ v²konn²ch aplikacφ, proto₧e nemß na v²voj aplikacφ zvlßÜtnφ omezujφcφ po₧adavky a podporuje vÜechny znßmΘ paralelnφ programovacφ modely.
Obrovskß operaΦnφ pam∞¥ Altixu je p°φstupnß kterΘmukoliv z procesor∙, proto je vhodn² p°edevÜφm pro aplikace pracujφcφ s rozsßhl²mi daty (globßlnφ modelovßnφ poΦasφ, bioinformatika, nßroΦnΘ simulace apod.). VelkΘ datovΘ objemy se tak mohou zpracovßvat nesrovnateln∞ rychleji ne₧ p°i jinak nutnΘm postupnΘm naΦφtßnφ z disk∙. Altix vÜak nabφzφ takΘ spojenφ jednotliv²ch stroj∙ propojenφm NUMAlink, kterΘ poskytuje unikßtnφ mo₧nost p°φstupu k jakΘkoliv oblasti pam∞ti nejen procesor∙m v lokßlnφm uzlu, ale i vÜem procesor∙m v ostatnφch uzlech superklastru. Toto °eÜenφ poskytuje a₧ 200x rychlejÜφ p°φstup k dat∙m v jinΘm uzlu ne₧ dnes nejrychlejÜφ sφ¥ovß propojenφ u₧φvanß v linuxov²ch klastrech. To umo₧nφ u₧ dnes sestavit superklastry a₧ se stovkami procesor∙ a s terabajty sdφlenΘ vnit°nφ pam∞ti (na rozdφl od b∞₧n²ch klastr∙, kterΘ jsou omezeny podstatn∞ menÜφmi objemy lokßlnφ pam∞ti v uzlech a hlavn∞ pomal²m sφ¥ov²m propojenφm mezi uzly).
KomerΦnφ servery
HPC je p°edevÜφm v∞deckou a akademickou oblastφ - mnohem lukrativn∞jÜφ je uplatn∞nφ server∙ v komerΦnφ sfΘ°e. V dneÜnφm prosφ¥ovanΘm sv∞t∞ pohßn∞jφ velkΘ servery nejen internet, ale jsou skryty prakticky za vÜφm "poΦφtacφm", od platebnφ karty a₧ k mobilu. Nov² v²znam zφskaly s konsolidacφ - mφsto provozovßnφ °ady aplikacφ na mnoha "menÜφch" serverech pod r∙zn²mi platformami se vÜechny aplikace sv∞°φ jednomu "velkΘmu ₧elezu". Konsolidace vede ke snadn∞jÜφ centrßlnφ sprßv∞ dat i aplikacφ a tφm ke snφ₧enφ provoznφch a personßlnφch nßklad∙. Efektivnφ vyu₧itφ "konsolidaΦnφho" serveru vÜak vy₧aduje podporu tzv. particiφ (partitions), tedy jakΘhosi rozd∞lenφ serveru na n∞kolik nezßvisl²ch Φßstφ, z nich₧ ka₧dß provozuje svou instanci operaΦnφho systΘmu.
Propracovan² systΘm particiφ u₧ °adu let nabφzejφ systΘmy mainframe (hlavn∞ IBM); u nich lze rozd∞lit i jedin² procesor a jeho zdroje (pam∞¥, I/O) na vφce logick²ch (softwarov∞ dynamicky spravovan²ch) particiφ. Na serverech zSeries a iSeries spoleΦnost IBM s velk²m ·sp∞chem u zßkaznφk∙ zavedla i podporu linuxov²ch particiφ. U unixov²ch multiprocesorov²ch server∙ zpoΦßtku existovaly pouze statickΘ particie, rekonfigurovatelnΘ jen po zastavenφ serveru. V prosinci 1999 vÜak Sun zavedl i softwarov∞ spravovanΘ particie (u Sunu zvanΘ dynamic domains, u HP virtual partitions, ale podstata je obdobnß), teprve pozd∞ji byly implementovßny u dalÜφch unixov²ch dodavatel∙ (HP Superdome, IBM eSeries, SGI Origin, Fujitsu Siemens a dalÜφ.). Dynamickß rekonfigurace particiφ ve spoluprßci s programy pro sprßvu aplikacφ a optimalizaci v²konu a vytφ₧enφ umo₧≥uje pru₧nou rekonfiguraci a efektivnφ vyu₧itφ systΘmu podle okam₧it²ch po₧adavk∙.
OÜidnß Φφsla benchmark∙
S benchmarky je to jako se znßmkovßnφm ve Ükole - lze °φci, ₧e jedniΦkß° je chyt°ejÜφ ne₧ trojka°, ale stoprocentn∞ to neplatφ ani v rßmci jednΘ t°φdy, nato₧ mezi dv∞ma Ükolami a je °ada nuancφ, kterΘ se dajφ t∞₧ko vystihnout stroh²mi Φφsly. Celkov∞ se vÜak dß °φci, ₧e jedniΦkß°i jsou lepÜφ ₧ßci ne₧ p∞tka°i.
Nejpopulßrn∞jÜφm benchmarkem komerΦnφch server∙ je TCP-C, simulujφcφ on-line transakΦnφ zpracovßnφ (nap°. bankovnφch transakcφ) nad distribuovanou databßzφ. V tabulce v²kon∙ TPC-C single-image systΘm∙ ji₧ dlouhou dobu vΘvodφ Fujitsu Siemens PRIMEPOWER 2000, nßsledovan² servery IBM pSeries 690 a HP 9000 Superdome. Je-li m∞°φtkem cena za jednotku TPC v²konu, vφt∞zφ mezi v²konn²mi single-image servery Unisys ES7000 Orion s procesory Intel Xeon MP. Servery zalo₧enΘ na standardnφch intelovsk²ch Φipsetech (nap°. Dell) samoz°ejm∞ podßvajφ lepÜφ pom∞r cena/v²kon, ale jejich celkov² v²kon je pro nßroΦn∞jÜφ aplikace nepostaΦujφcφ. Proto se uplat≥ujφ zejmΘna v klastrech, kde je vÜak nev²hodou slo₧it∞jÜφ software a relativn∞ malß kapacita pam∞ti dostupnΘ v uzlech. Zahrneme-li do tabulky v²konu v TPC-C i klastrovΘ systΘmy, dostane se do Φela HP (Compaq) ProLiant DL760 se 32 uzly po 8 procesorech.
TPC-C je jen jednφm z °ady benchmark∙. N∞kterΘ zd∙raz≥ujφ v²kon procesor∙ Φi propustnost systΘmu, jinΘ v²kon v I/O, v podpo°e Javy nebo webu. Skoro ka₧dß z t∞chto oblastφ je domΘnou jinΘho v²robce - to odpovφdß v²Üe zmφn∞n²m, t∞₧ko rozliÜiteln²m rozdφl∙m mezi jedniΦkß°i a trojka°i. V²znamnΘ jsou zejmΘna aplikaΦnφ benchmarky (SAP, Oracle, Baan). P°ehled v²sledk∙ benchmarkov²ch test∙ (www.ideasinternational.com) nebo ₧eb°φΦek Top500 (www.top500.org) mohou n∞co naznaΦit, ale ₧ßdn² benchmark nenahradφ v²sledky zφskanΘ p°φmo v u₧φvanΘ aplikaci a v konkrΘtnφch podmφnkßch. JistΘ vÜak je, ₧e do Φela tabulek ₧ßdnφ "p∞tka°i" neproniknou.
Zßv∞r
Platforma Intel/Linux mß v oblasti v²konn²ch systΘm∙ velkΘ perspektivy nejen pro p°φzniv² pom∞r ceny k v²konu, ale i z hlediska mo₧nosti dosa₧enφ vysokΘho v²konu. Sv∞dΦφ o tom nap°φklad plßny na HP Superdome s Itaniem, spoluprßce Fujitsu Siemens s Intelem na v²voji linuxov²ch HPC server∙ i podpora Linuxu ze strany IBM a °ady dalÜφch "velk²ch IT hrßΦ∙".
Vrßtφme-li se k server∙m SGI Altix, v oblasti HPC pat°φ k absolutnφ ÜpiΦce. V komerΦnφ oblasti se zatφm spoleΦnost SGI nepokouÜela s konkurencφ soupe°it. Tφm, ₧e pou₧φvß standardnφ platformy Linux a Intel, se jφ vÜak otevφrß p°φstup prakticky ke vÜem standardnφm aplikacφm. Lze proto oΦekßvat, ₧e je to jedna z pravd∞podobn²ch oblastφ r∙stu pro firmu SGI.
