Рукотворный дешевый суперкомпьютер

Преподаватели и студенты Виржинского технологического института (Virginia Tech.) построили один из самых мощных — и дешевых — суперкомпьютеров в мире, соединив между собой свыше тысячи самых новых компьютеров от Apple. Идея проекта заключалась в том, чтобы соединить воедино вычислительные мощности 1100 установленных рядом друг с другом двухпроцессорных компьютеров Apple G5, каждый из которых работает с тактовой частотой 2 ГГц и 4 ГБ памяти. Таким образом был создан самый мощный в мире суперкомпьютер "ручной сборки", производительность которого достигает 17,6 терафлоп, а общий объем дискового пространства — 176 терабайт. Сеть, соединяющая компьютеры, состоит из 2900 кабелей, а ее пропускная способность примерно в 100 раз выше, чем у обычной корпоративной сети.

Суперкомпьютер обошелся колледжу сравнительно дешево для такого класса систем — всего около $5 млн. Но самое сложное в создании суперкомпьютера — это достижение стабильности работы, утверждают специалисты колледжа. Главный инженер проекта Сринидхи Варадараджан (Srinidhi Varadarajan) написал специальную программу под названием Deja Vu: в случае сбоя одного из компьютеров его функции возьмет на себя другой, не прерывая при этом общего процесса вычислений, которые могут длиться неделями или даже месяцами.

"Это похоже на операцию на открытом сердце, вы работаете на компьютере и переустанавливаете приложения, пока он продолжает работать, — говорит доктор Варадараджан. — Программу нельзя остановить, и в этом заключается особенность этой системы".

Суперкомпьютер, который создатели в шутку называют "Биг Мак", был построен всего за три месяца. С самого начала работы над проектом у его создателей возникли серьезные проблемы, решить которые удалось только благодаря существенной реконструкции самого здания, где должен был располагаться кластер, и прилегающей к нему территории. Дело в том, что 1100 компьютеров, одновременно работающих в помещении площадью в 280 м2, практически моментально повышают температуру воздуха до 38oC. В помещении становится настолько жарко, что для его охлаждения обычным кондиционерам пришлось бы "гонять" воздух со скоростью в 65 км/ч. Поэтому были построены специальные теплообменные воздухоохладители, подающие в помещение охлажденную воду.

"В этом проекте задействованы два охладительных агрегата с хладопроизводительностью в 125 тонн каждый, — объясняет один из руководителей проекта Кевин Шинпо (Kevin Shinpaugh). — Одно такое устройство прокачивает более 2800 литров воды в минуту при температуре воды чуть выше 7oC".

Чтобы создать кластер, необходимо было решить еще одну сложную проблему — с энергоснабжением, учитывая, что вся система потребляет примерно в 3000 раз больше электроэнергии, чем среднестатистический американский дом. Однако и эту сложность удалось преодолеть, и суперкомпьютер был построен в установленные Национальным научным фондом США (NSF) сроки — его сборка продолжалась с начала сентября по октябрь месяц. Если бы создатели "Биг Мака" не уложились во временные рамки, кластер не вошел бы во всемирный список суперкомпьютеров, составляемый NSF. Это лишило бы колледж возможности участвовать в крупнейших научных исследованиях, приносящих сотни миллионов долларов в год.

"Системы такого масштаба, как правило, применяются в так называемых крупных научных исследованиях: в масштабных симуляциях, в моделировании, в сложных инженерных расчетах, — отметил д-р Варадараджан. — Примером таких расчетов может служить наноэлектроника: создавая микросхемы для компьютеров, которые будут работать через 30 лет, приходится обращаться к атомным уровням, где в роли переключателя будет выступать отдельный атом".

Виржинский технологический институт готов поделиться со всеми желающими своим опытом в создании суперкомпьютера "ручной сборки", предоставив подробную пошаговую инструкцию по его построению.