Catalyst – суперкомпьютер на SSD

В новом суперкомпьютере, который планируют развернуть в ноябре в США, в качестве альтернативы оперативной памяти и жестким дискам будут использоваться твердотельные накопители, что позволит ускорить внутреннюю передачу данных.

Суперкомпьютер, получивший имя Catalyst, будет установлен в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе. Производительность суперкомпьютера, в создании которого принимали участие Министерство энергетики США, а также компании Cray и Intel, достигает 150 TFLOPS. Ввод его в эксплуатацию намечен на конец ноября.

Общая емкость твердотельных накопителей (Solid State Drive, SSD) компьютера составляет 281 Тбайт. Гигантский компьютерный кластер состоит из 324 вычислительных блоков, называемых узлами. Каждый блок включает в себя два 12-ядерных процессора Xeon E5-2695v2. Таким образом, в общей сложности суперкомпьютер имеет 7776 процессорных ядер. В каждом узле установлено 128 Гбайт оперативной памяти. Емкость SSD у 304 узлов равна 800 Гбайт, а еще у 12 узлов – 3,2 Тбайт.

В суперкомпьютере используется файловая система Lustre, которая помогает избежать возникновения узких мест и увеличивает внутреннюю пропускную способность в распределенных вычислительных системах.

Конечно, общей производительности Catalyst далеко до самого мощного в мире суперкомпьютера – китайского Tianhe-2, быстродействие которого достигает 54,9 PFLOPS, но использование устройств SSD, которые составили достойную альтернативу как энергозависимой оперативной памяти, так и жестким дискам, ставит его в особое положение.

«С каждым новым поколением процессоры становятся все более быстрыми, и заторы, сдерживающие производительность, начинают возникать в самых разных местах, – отметил технический директор подразделения Intel Technical Computing Group Марк Сигер. – Пропускная способность суперкомпьютера составляет 512 Гбайт в секунду, что сравнимо с соответствующими характеристиками Sequoia – третьего по уровню быстродействия суперкомпьютера в мире, который также установлен в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе. Пиковая производительность Sequoia достигает 20 PFLOPS».

В суперкомпьютере Catalyst используются твердотельные накопители Intel 910 емкостью 800 Гбайт. Они подключаются к разъемам PCI-Express 2.0, которые предназначены для установки графических плат и других высокопроизводительных периферийных устройств.

Вытеснение жестких дисков более быстрыми твердотельными накопителями приводит к увеличению скорости доступа к данным в серверах. В некоторых серверах SSD используют в качестве кэш-памяти или для хранения промежуточных данных в целях ускорения их обработки. Компания Facebook, к примеру, заменила в своем «концептуальном» сервере McDipper оперативную память флэш-памятью и использует SSD для долговременного хранения данных.

Несмотря на то что твердотельные накопители стоят дороже жестких дисков, они получают все более широкое распространение в корпоративной среде благодаря меньшему энергопотреблению и более высокой надежности. SSD отличаются компактностью и позволяют хранить больше данных на меньшем количестве серверов. В августе компания Samsung анонсировала еще более быстрые микросхемы флэш-памяти V-NAND, которые, по словам производителя, в десять раз надежнее существующих устройств хранения на базе флэш-памяти.

Благодаря быстрому хранению SSD суперкомпьютер Catalyst будет решать задачи, связанные с обработкой Больших Данных, в области биоинформатики, анализа и распознавания естественного языка. Специалисты лаборатории им. Лоуренса разработали свою систему таким образом, чтобы массивы памяти отображались непосредственно на оперативную память и твердотельные накопители. Это поможет ускорить выполнение приложений, моделирующих, например, последовательность генов.

По словам Сигера, Catalyst – это в какой-то степени эксперимент в области проектирования суперкомпьютеров, в котором учтены изменения, происходящие в последнее время в оборудовании и характере приложений.