3.1. Расширение вычислительных ресурсов серверов информационных систем

На главную | Контакты | Карта сайта

| Система Грант-Экспресс

| Новости РФФИ
| Объявления
| Подписка на новости

| Общие сведения о РФФИ
| Кто есть кто в РФФИ
| Состав совета Фонда
| Адрес и телефон для справок

| Устав РФФИ
| Указы Президента
| Постановления и распоряжения Правительства

| Нормативные документы

| Решения совета Фонда

| Конкурсы РФФИ
| Региональные конкурсы
| Международные конкурсы
| Программы РФФИ
| Финансовое обеспечение проектов

| Вестник РФФИ
| Газета Поиск
| Публикации в СМИ
| Книги, изданные при поддержке РФФИ
| Информационный бюллетень РФФИ
| Издания РФФИ

| Использование результатов
| Контроль использования финансовых средств

| Международная деятельность
| Научные фонды
| Ведомства и академии
| Библиотеки и информационные центры
| Полезные ссылки

| Издательство Wiley
| Издательство «The American Mathematical Society»
| Издательство Elsevier
| Американское физическое общество (APS)
| Издательство IOP Publishing Limited
| Издательство The Royal Society of Chemistry
| Издательство Springer

| Введение
| 2009 год
| 2010 год
| 2011 год

| WIN-1251
| KOI8-R
| English

3.1. РАСШИРЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ СЕРВЕРОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Для ряда организаций, выполняющих большой объем вычислений, существенным является образование в сети мощных вычислительных серверов.

Так, сеть информационных серверов, создание которой было осуществлено в проекте нескольких институтов, ведущих ядерные исследования (Проект 95-07-19502 "Создание распределенной сети баз знаний в области фундаментальных свойств материи и прикладной ядерной физики - БАФИЗ"), призвана обеспечить следующие основные возможности:

- поддержка участия сотрудников институтов, реализующих проект, в больших международных исследовательских коллаборациях, направленных на получение нового знания, например, посредством доступа к базам документации и данных экспериментов ATLAS, CMS, EAST, ZEUS, RD13, NA48, HERMES, H1, ALICE и др.;

- эффективное использование информационно-поисковых систем WWW, WAIS, GOPHER и др., научных баз данных и знаний INIS, PPDS, RPP, PREP, INSPEC, COMPUSCIENCE, MATHDI, ВИНИТИ, STN Int. и др.;

- представление данных и знаний, накопленных в институтах-участниках проекта в виде, доступном широкой российской, европейской и мировой научной общественности.

Для этого были приобретены три комплекта DEC Alpha-сервер c операционной системой DEC UNIX и СУБД Oracle 7 для ОИЯИ (DEC Alpha Server 2100 4/233), ИФВЭ (DEC Alpha Server 1000 4/266) и ПИЯФ (DEC Alpha Server 1000 4/266) (dbserv.jinr.ru, dbserv.ihep.ru, dbserv.pnpi.spb.ru). DEC Alpha Server 800 c операционной системой DEC UNIX и СУБД Oracle 7 - установлен также в НИИЯФ МГУ.

Существенная унификация используемых аппаратно-программных систем здесь несомненно способствует эффективному выполнению проекта.

Выполнение проекта БАФИЗ обеспечило принципиально новое качество доступа и представления информации и знаний - возможность прямого, непосредственно со своего рабочего места, получения любой актуальной информации и знаний, а также общения ученых друг с другом в реальном времени с обменом любой самой сложной гипертекстовой и мультимедийной информацией без посредников и независимо от расстояний и числа участников общения в разных точках земного шара. Компонентами единого научно-информационного пространства БАФИЗ уже стали серверы в институтах-участниках проекта, доступные для широкого класса пользователей, в том числе и для целей образования, содержащие как общенаучную информацию, так и специфические ядерно-физические знания, данные об экспериментах, физических центрах, коллаборациях, научных направлениях, библиографическую и фактографическую информацию, электронные публикации, индивидуальные базы данных и знаний отдельных ученых и научных школ. Цели проекта БАФИЗ в полной мере соответствуют мировым тенденциям развития информатизации и компьютинга. Реализация проекта обеспечивает на уровне современных мировых требований информационную поддержку участия физиков в фундаментальных исследованиях на крупных физических установках, таких как LHC в ЦЕРН, HERA в DESY, УНК в Протвино, ИБР-2, комплекс ускорителей тяжелых ионов и нуклотрон в Дубне. Институты-соисполнители проекта становятся полноправными членами единого общеевропейского и мирового научно-информационного пространства. Может быть, это наиболее важный аспект проекта БАФИЗ-96. Общая концепция проекта базируется на использовании архитектуры клиент-сервер, локальных и глобальных сетей передачи данных (Интернет, Российская опорная сеть, Радио МГУ), использовании сети информационных серверов WWW, реляционных баз данных, объединяющих их программно-инструментальных средств.

Платформа DEC Alpha активно используется и в ряде других проектов. Например, в вычислительном сервере распределенной локальной вычислительной сети Института химической физики в Черноголовке (при этом компьютер типа Pentium MMX/200, 64 Мбайт SDRAM, HDD 1 Гбайт SCSI-3, 100Mbit Ethernet, SVGA 4Мбайт VRAM используется на рабочем месте разработчика) - проект 96-07-89603, в проекте создания распределенной системы вычислительных ресурсов коллективного пользования для фундаментальных исследований в области химии (95-07-20201), в региональной интегрированной информационной сети в г. Красноярске (96-07-89078), в ИФА РАН совместно с другими институтами РАН (96-07-89526) и в других системах.

В Институте прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН выполнены работы, обеспечившие удаленным пользователям возможность использования ресурсов разработанной и производимой в России суперЭВМ МВС-100 (Проект 95-07-19501). Дисциплина работы удаленного пользователя соответствует общепринятым стандартам Интернет. СуперЭВМ МВС-100 активно используется в ряде крупных научных организаций, в том числе в ИАПУ ДВО РАН, ИММ УрО РАН, ИВМ и МГ СО РАН.

В проекте создания распределенной системы вычислительных ресурсов коллективного пользования для фундаментальных теоретических исследований в области химии на базе компьютерной сети FREEnet/SUEARN (Проект 95-07-20201) ресурсы базируются на устанавливаемых в ходе реализации проекта серверах, доступ к которым осуществляется посредством глобальных компьютерных сетей или с локальных терминалов. Основу этих ресурсов составляет установленная в Институте органической химии РАН (ИОХ РАН) современная 6-процессорная суперЭВМ SGI Power Challenge L на базе микропроцессоров R8000/90 МГц, имеющая пиковую производительность около 2.2 GFLOPS. Такие минисуперЭВМ широко используются при проведении химических исследований за рубежом. Установленная ЭВМ обслуживает пользователей, число которых за 1997 г. удвоилось по сравнению с предыдущим годом. Это стало возможным благодаря выполнению в 1997 г. комплекса работ по повышению эффективности организации вычислительного процесса на суперЭВМ Power Challenge. Все нуждающиеся в суперкомпьютерных ресурсах исследователи, имеющие поддержанные РФФИ проекты, в которых проводятся теоретические исследования по химии, могут получить доступ к серверам данной распределенной системы.

В то же время по параметру пиковой производительности СКЦ ИОХ РАН уступает центрам, входящим в список 500 крупнейших СКЦ мира (список Г.Арендта). Для сравнения можно указать, что предметно-ориентированный СКЦ в Institute of Molecular Science (Япония) имеет суммарную пиковую производительность установленных суперЭВМ примерно в 15 раз больше.

В плане развития проекта намечается приобретение 2-процессорного сервера Origin200, имеющего более современную архитектуру ccNUMA, более быструю ОП SDRAM и поддерживающего каналы Fibre Channel для работы с дисковой памятью. Сопоставительный анализ с DEC Alpha Server 1200 показал, что по финансовым соображениям выбор Origin200 представляется более целесообразным. Origin200 может быть объединен в кластер с установленной суперЭВМ Power Challenge.

Использование суперЭВМ практически всегда сопровождается подключением к ней ряда поддерживающих ее внешних (front-end) ЭВМ. Так, из собственных финансовых средств в ИОХ РАН была приобретена рабочая станция SGI O2, которая совместима снизу вверх с SGI Power Challenge и будет использоваться для отладки программ для данной суперЭВМ и для поддержки терминальных рабочих мест, что позволит разгрузить от отладочных работ суперЭВМ Power Challenge. Следует отметить приобретение для выполнения данного проекта рабочей станции Sun UltraSPARC I (тактовая частота 167 МГц, емкость оперативной памяти 128 Мбайт, ОС Solaris). Эта рабочая станция будет использоваться как сервер доступа (access server) и для проведения расчетов. Выбор этой рабочей станции обусловлен сочетанием хорошего (среди рабочих станций с RISC-микропроцессорами) соотношения стоимость/производительность с пожалуй наиболее развитым среди UNIX-систем телекоммуникационным программным обеспечением.

В методическом Центре подготовки программного обеспечения в Центре фотохимии РАН (ЦФХ РАН) на настоящее время компьютерная база включает рабочую станцию DEC Alpha-500 с операционной системой Digital UNIX и компьютеры на базе процессоров Pentium-Pro (200 МГц) и Pentium II с операционной системой Windows NT. Во всех системах обеспечен удаленный доступ. Установлен также 2-процессорный сервер на базе Intel Pentium II/300.

В целях развития фундаментальной науки Северо-западного региона России осуществлено создание информационной среды и распределенного вычислительного сервера на базе суперкомпьютеров CONVEX (Проект 96-07-89218). Запущен кластер векторно-параллельных компьютеров CONVEX/HP моделей C-120, C-3440 и C-3820 для пользователей научных и образовательных организаций региона, включая коллективы, работающие по грантам РФФИ (96-01-00829, 96-05-17268а, 96-02-17021а, 96-02-17089а, 95-02-03830а, и др.). В кластере действуют службы распределенной обработки заданий, сетевая информационная система.

В результате выполнения проекта "Компьютерная информационная система МИ РАН им. В.А.Стеклова и Отделения математики РАН" (Проект 95-07-19374) в 1997 году была полностью введена в строй информационно-вычислительная система нового здания Математического института им. В.А.Стеклова. Основной информационный сервер сети МИ РАН реализован на 4-х процессорном ULTRA Enterprise 4000 сервере фирмы SUN Microsystems. Дисковая память сервера (суммарная емкость 36 Гбайт в настоящее время с возможностью расширения до 10 Тбайт) использует RAID 5 технологию. В качестве сетевого сервера используется двухпроцессорный Pentium сервер HP LH с емкостью собственных дисковых накопителей 10 Гбайт. В сети установлен Интернет Proxy Server емкостью 8 Гбайт, в качестве которого используется Ultra Enterprise 1 сервер фирмы SUN Microsystems. Все кооперативные серверные ресурсы подключены непосредственно к ATM-магистрали, что обеспечивает максимальную производительность при их использовании в сети. В качестве клиентских машин в сети МИ РАН используется 15 рабочих станций ULTRA 1, 15 JAVA-станций (SUN Microsystems) и более 50 персональных ЭВМ на основе процессоров Intel Pentium.

В рамках сети Отделения математики РАН имеется информационный сервер на основе 4-х процессорного сервера SPARC Center 1000 с общей емкостью внешних накопителей 56 Гбайт, Proxy Server узла с емкостью буферных накопителей 18 Гбайт.

При выборе конкретной техники хорошо заметно смещение выбора российских специалистов в сторону общепринятого на Западе выбора. Известно, что эффективность использования компьютеров определяется во многом уровнем развития математического обеспечения для решения конкретных задач. Поэтому не удивительно, что российские математики используют в основном рабочие станции и серверы фирмы SUN, для которых создано наиболее удачное для математиков обеспечение, развитие которого поддерживает, в частности, Американское математическое общество.

По той же причине более 60% многопроцессорных систем и кластеров рабочих станций в западных исследовательских химических центрах и на химических факультетах университетов - это ЭВМ фирмы Silicon Graphics. Такой выбор определяется тем, что фирма Silicon Graphics затратила значительные средства на создание и/или оптимизацию программ квантово-химических расчетов.

Не удивительно, что физики всего мира предпочитают ЭВМ фирмы Digital, которые наиболее приспособлены для расчетов с плавающей запятой. По этой же причине используются и ЭВМ фирмы Hewlett-Packard или, реже, IBM.

Очевидно, что на вопрос - какая ЭВМ лучше, нельзя не ответить вопросом - смотря для чего.

В настоящее время для создания вычислительных ресурсов средней и большой мощности активно используются вычислительные системы (ВС) на базе симметричной мультипроцессорной обработки (SMP).

Основными достоинствами SMP следует считать:

- возможность построения единой системы с множеством процессоров, разделяющих доступ к общим ресурсам (памяти и подсистеме ввода/вывода);
- наличие одной операционной системы и практически одной копии программного и сетевого ПО;
- простоту модели программирования;
- возможность прозрачного управления многозадачностью в ОС;
- возможность простого масштабирования системы путем замены процессоров на новые более мощные по мере их появления на рынке, а также путем установки дополнительных процессоров и модулей оперативной памяти;
- хорошо проверенная архитектура для решения задач оперативной обработки транзакций и достаточно широкого диапазона систем принятия решений.

Примерами подобных систем являются системы HP K-Class&V-Class, IBM RS/6000 J50&R50, SUN UE3500-6500&E10000.

Модель программирования SMP также поддерживается в ВС с архитектурой неравномерного доступа к памяти (NUMA).

Повышенный уровень готовности вычислительных ресурсов обеспечивают кластеры высокой степени готовности (HA Clasters). Следует отметить, что хотя кластерные архитектуры создают возможность распараллеливания и балансировки прикладной нагрузки между узлами кластера, различные фирмы-поставщики этого класса систем относятся к ней по-разному. Например, HP реализует только возможность создания "горячего" резерва и не занимается вопросами распараллеливания на данном уровне архитектуры. Примерами систем данного класса, которые требуют специальных программных средств поддержки кластеризации, могут служить HP MC/ServiceGuard, IBM HACMP, Sequent ptx/Clasrers, Sun Solstice/FullMoon и DG/UX Clasters.

Возможными кандидатами для реализации информационных и вычислительных ресурсов могут быть серверы фирм Sun Microsystems, Hewlett-Packard, Sequent, Data General.

Серверы фирмы Sun Microsystems

Компания Sun Microsystems поставляет широчайший ряд корпоративных серверов, рассчитанных на обеспечение практически любой заданной производительности. Так, серверы Sun Enterprise 3500, 4500, 5500 и 6500 благодаря унифицированным компонентам и возможности модернизации позволяют строить системы с количеством процессоров от 2 до 30 и оперативной памятью от 250 Мбайт до 30 Гбайт. В конструкцию систем заложены аппаратно-программные средства повышения уровня готовности, обеспечивающие динамическую реконфигурацию и выбор альтернативных маршрутов, а также средства "горячей" замены отказавших компонентов.

Основу SMP-обработки в серверах UE 3500-6500 составляет модульная конструкция на базе системной шины Gigaplane с максимальной пропускной способностью 3.2 Гбайт/с, которая обеспечивает создание конфигураций, содержащих от 2 до 30 процессоров UltraSparc II (работающих на тактовой частоте 336 МГц) и мощных подсистем ввода/вывода.

В зависимости от модели серверы могут комплектоваться различным количеством внутренних дисков. Даже младшая модель этого ряда (UE 3500) обеспечивает подключение внешней дисковой памяти объемом до 2 Тбайт.

Все серверы данного ряда работают под управлением операционной системы Solaris 2.X, обеспечивающей масштабирование до 64 процессоров (в серверах EU 10000). Solaris 2.X считается одной из самых устойчивых и развитых реализаций UNIX.

Серверы фирмы Hewlett-Packard

Здесь следует выделить HP 9000 V2250 Enterprise Server (серверы высшего класса) и HP 9000 K580 Enterprise Server (серверы среднего класса). В основе архитектуры серверов HP K580 лежит высокопроизводительная системная шина Runway с пропускной способностью 960 Мбайт/с и новые процессоры PA-8200, работающие на тактовой частоте 240 МГц. Эти серверы работают под управлением новой 64-битовой OC HP-UX 11.0, которая обеспечивает широкие возможности масштабирования, практически неограниченные возможности виртуальной адресации, до 8 Тбайт глобальной разделяемой между процессами памяти, а также размеры файлов и файловых систем до 1 Тбайта. При этом HP/UX 11.0 поддерживает и приложения с 32-битовой адресацией.

HP предлагает широкий набор устройств внешней дисковой памяти, построенных, в частности, по технологии HP AutoRAID, практически неограниченного объема.

HP предоставляет также аппаратно-программные средства для построения кластеров высокой готовности.

Серверы компании Sequent

Высокопроизводительные серверы компании Sequent предназначены для оперативной обработки транзакций и систем поддержки принятия решений высокой готовности.

Система NUMA-Q 2000 этой компании специально разработана для удовлетворения спроса рынка на системы очень больших баз данных, использующихся в упомянутых приложениях. В основе построения систем NUMA-Q 2000 лежит высокопроизводительный "SMP-кирпичик" - 4-процессорная машина на базе процессоров Pentium Pro с тактовой частотой 200 МГц и PCI -интерфейсом, распределенная между этими "кирпичиками" оперативная память, емкость которой может доходить до 4 Гбайт в каждом узле, а также высокопроизводительная система соединений (IQ-Link) между ними, работающая со скоростью 1 Гбайт/с. IQ-Link обеспечивает очень быстрый доступ к модулям удаленной памяти и поддерживает общее адресное пространство с реализацией когерентности всех устройств кэш-памяти системы. Несмотря на ограничения физической адресации 36 битами в процессорах Intel Pentium Pro, максимальный объем оперативной памяти системы может составлять 64 Гбайт и может использоваться СУБД для организации очень больших кэшей данных.

В подсистеме ввода/вывода используются интерфейсы Fibre Channel с пропускной способностью 100 Мбайт/с, обеспечивающие построение удаленных подсистем ввода/вывода и высокоскоростной ввод и вывод данных. Для построения систем внешней памяти применяются дисковые массивы CLARiiON RAID фирмы Data General (с накопителями емкостью 8.8 и 17.8 Гбайт), дисковые подсистемы EMC Subsystems (с накопителями емкостью 18 и 23 Гбайт), а также дисковые подсистемы собственного производства компании Sequent - Pbay (с накопителями 4.5, 9.1 и 18.1 Гбайт).

Серверы NUMA-Q 2000 работают под управлением DYNIX/ptx - собственная версия UNIX компании Sequent. Специальные аппаратно-программные средства обеспечивают построение кластерных конфигураций.

Серверы компании Data General

Высокопроизводительных серверы AViiON AV 20000, как и серверы Sequent NUMA-Q 2000, представляют собой машины высшего класса, построенные на базе процессоров Intel с использованием архитектуры ccNUMA. Они масштабируются от серверов начального уровня в 4-процессорной конфигурации до 32-процессорных систем, предназначенных для построения крупномасштабных приложений хранилищ данных (data warehousing). В основе построения серверов также лежит "SMP-кирпичик" на базе Pentium Pro Quad.

Благодаря 64-битовой организации операционной системы DG/UX и возможностям 36-битовой физической адресации Pentium Pro обеспечивается доступ к 64 Гбайт основной памяти. Для организации соединений между "четверками" используется интерфейс SCI, который в сочетании с программной поддержкой и обеспечивает построение Виртуальной вычислительной системы (VCS). VCS работает под управлением одной копии операционной системы для всех "четверок".

Copyright © 1997-2007 РФФИ | Дизайн и программирование: Intra-Center