ВЕДУЩИЙ РОССИЙСКИЙ СИСТЕМНЫЙ ИНТЕГРАТОР

Институт вычислительной математики РАН

12.02.2008

Поставка и наладка вычислительного кластера в Институте вычислительной математики Российской академии наук

О заказчике

Институт вычислительной математики Российской академии наук (ИВМ РАН) образован в 1980 году. Основными направлениями его научной деятельности являются:

  • фундаментальные исследования в области вычислительной математики;
  • эффективные методы решения задач математической физики, технологии решения больших задач, теория численных методов линейной алгебры, теория сопряженных уравнений, теория параллельных вычислений;
  • создание математической теории климата, численное моделирование циркуляции атмосферы и океана, построение глобальных климатических моделей;
  • анализ и моделирование сложных систем (окружающая среда, экология, медицина, иммунология, биоинформатика).

В области моделирования изменений климата ИВМ РАН является единственной российской организацией, владеющей моделью климатической системы, сертифицированной МГЭИК – Международной группой экспертов по изменениям климата (IPCC).

Задача

Для проведения научных расчетов в ИВМ РАН широко используются вычислительные мощности Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН (www.jscc.ru) – вычислительные системы МВС6000IM и МВС100к. Вместе с тем, ряд задач (в частности, моделирование климата) требует практически непрерывных расчетов, выполнять которые в удаленном режиме затруднительно. Поэтому с 2004 года в ИВМ РАН функционирует 32-процессорный кластер на базе процессоров Itanium2, поставленный ЗАО «Ай-Теко». Этот кластер позволил реализовать ряд результативных научных проектов, в первую очередь, в области моделирования климата, однако на данный момент он уже устарел.

Начиная с 2008 года МГЭИК предъявляет новые, повышенные требования к уровню моделей климатической системы, участвующих в международных программах по исследованию изменений климата. Эти требования касаются как разрешения (детализации) моделей, так и уровня их сложности. Например, горизонтальное разрешение модели атмосферы, являющейся ключевым звеном модели климатической системы, должно быть теперь не хуже, чем 2,5 градуса по долготе и 2 градуса по широте. Имеющийся кластер ИВМ РАН с пиковой производительностью 0,18 Тфлопс уже не позволяет выполнять такие расчеты за приемлемое время.

Решение

«Ай-Теко» стала исполнителем проекта по итогам открытого конкурса. Заказчик выбрал решение, предложенное ЗАО «Ай-Теко», на основе анализа современных тенденций развития кластерных вычислительных систем, а также с учетом существующих в ИВМ ограничений по потребляемой мощности и объему оборудования. Выбор был сделан в пользу интегрированного кластера SGI Altix 1300 на базе 4-ядерных процессоров Intel Xeon5355. Все узлы кластера объединены высокопроизводительной сетью Infiniband. Кластер работает под управлением ОС Linux, также в комплект поставки входит программное обеспечение управления кластером ScaliManage и математические библиотеки SGI ProPack. Особенностью интегрированного кластера Altix 1300 является то, что его вычислительные узлы Altix XE310 содержат по два двухпроцессорных модуля в габарите 1U, благодаря чему обеспечена высокая плотность компоновки.

«Что касается выбора оборудования, то на момент начала проекта SGI была одним из лучших производителей, удовлетворяющим совокупности требований заказчика по производительности, габаритам, потребляемой мощности и надежности. Кроме того, данное оборудование поставляется с предустановленным и настроенным программным обеспечением, что существенно облегчает процесс ввода в эксплуатацию», - отметил заместитель директора по развитию бизнеса компании «Ай-Теко» Николай Чачин.

Кластер имеет пиковую производительность 1,33 Тфлопс при реальной потребляемой мощности всего 5,5 кВА. Эти характеристики имеют большое значение для заказчика ввиду существующих лимитов на потребление электроэнергии и роста тарифов. Габариты кластера без системы хранения – всего 12U в стандартной стойке, что также очень важно для ИВМ в связи с тем, что институт стремится как можно более рационально использовать имеющиеся помещения. Отметим, что старый кластер производительностью 0,18 Тфлопс занимал 36U в стойке и потреблял 7 кВА.

Результат

Благодаря возможностям нового кластера специалисты ИВМ построили модель климатической системы, удовлетворяющую новым требованиям МГЭИК и включающую в себя модели атмосферы, океана, морского льда, биосферы, углеродного и метанного циклов. Важно отметить, что «Ай-Теко» реализовала проект в кратчайшие сроки и полностью выполнила условия Госконтракта.

«Наша математическая модель общей циркуляции атмосферы и глубокого океана является уникальной для России, а по некоторым характеристикам превосходит и зарубежные модели. В результате установки в кратчайшие сроки нового кластера стала возможна практическая реализация модели климатической системы, включающей в себя модели атмосферы, океана, морского льда, биосферы, углеродного и метанного циклов, удовлетворяющей новым требованиям МГЭИК», - подчеркнул директор Института вычислительной математики РАН академик Валентин Дымников.