В компьютерной индустрии, как впрочем и в других областях науки и производства, есть свой набор бесспорных истин. И есть свой набор постулатов, которые, как известно из школы, отличаются тем, что задаются извне системы. Хотелось бы понять, фраза дешево хорошо не бывает - это первое или второе? Кто-то рассматривает первый вариант - и ведет свое производство и бизнес как все. Кто-то задумывается над вторым, пересматривает постулат - и уходит в технологический отрыв.

Хотелось бы напомнить читателям две известные истории. Одна - попытка провоза за границу суперчистого металла осмия-187, изготовленного на даче под Питером подручными средствами гениальным русским ученым. На чем основаны дикие цифры прибыли от продажи отечественного осмия-187, на которые рассчитывали коммерсанты? Так ведь лаборатории известного западного университета за производство этого металла заплатили несколько миллионов долларов! Русский в одиночку сделал несравнимо дешевле. А сколько же оно стоит на самом деле?

И вторая история, о которой мы писали в КИ год назад. О том, что и как вытворяло правительство США, чтобы воспрепятствовать поставке суперкомпьютеров японского производства вместо североамериканских таких же. Тендер выиграли японцы, и тогда в ход пошло антидемпинговое министерское расследование. Согласно его выводам, у японцев и накладные расходы маловаты, и зарплату они платят не по-американски. И вообще, на такие большие деньги покупать можно только свои же суперкомпьютеры. А слишком дешевыми суперкомпьютеры быть не должны, - и торг здесь не уместен.
Вот так и задумаешься: а сколько же реально стоят, ну, очень дорогие вещи?

Недавно под сомнение поставили еще одну истину. Были построены вычислительные системы, по производительности достигающие величин, ранее соответствующих только суперкомпьютерам. Однако собрана такая система в виде локальной сети из множества серийных ПК под одной ОС. Эта ОС - Linux. И цена такого суперкомпьютера получается вполне реальная. Таких ПК-шных суперкомпьютеров уже несколько. Мы расскажем о трех.

Avalon

---

Как рассказал один из создателей этой машины г-н Michael Warren: Мы приобрели большинство частей будущего компьютера Avalon в пятницу, 10 апреля. Через три дня машина уже считала со скоростью более 10 млрд операций в секунду. К среде, когда заканчивался прием заявок на участие в рейтинге TOP500, Avalon уже выполнял 19.2 млрд операций с плавающей точкой в секунду. У компьютера не было ни одной ошибки аппаратной части, ни одного из 68 процессоров в последующие полтора месяца.

Стоимость большинства современных суперкомпьютеров составляет миллионы и десятки миллионов долларов, а вот Avalon обошелся всего лишь в $150 тыс. Все комплектующие для него были куплены по розничным ценам у обычных поставщиков.

В октябре 1996 года система Beowulf достигла производительности в 1 Гигафлоп при решении научных космических задач. Недавно 16-узловая система Beowulf при стоимости полного комплекта менее $50000 (это цена высокопроизводительной рабочей станции) достигла средневзвешенной производительности в 1.25 Гигафлоп на задачах эмуляции распределения гравитационного поля N-мерного тела из 10 млн частиц. Для ряда промышленных применений, например, в аэрокосмических исследованиях, этой производительности вполне хватит.

В проекте по разработке Beowulf была сформулирована задача получения высокопроизводительных параллельных вычислений за наименьшую цену. Поэтому конструкторы и выбирали комплектующие массового производства, не проводя специальных мер по выборке наиболее производительных процессоров, как это делает ряд производителей мощных рабочих станций. И второе - конструкторы выбрали для связи компьютеров внутри комплекса высокопроизводительную локальную сеть (System Area Network - (SAN). В этой роли может выступать любая технология: быстрый Ethernet или комбинация множества Ethernetов в одной виртуальной сети. И все это объединяло 64-узпа (компьютера) со 128-процессорами, при этом каждые 8 узлов соединялись в единый кластер, связанные с помощью быстрого Ethernet, а мета-узлы (т.е. эти кластеры) связывались между собой по специальному соединению Myrinet со скоростью передачи в 1.2 Гб.

Раньше частенько ПО разрабатывалось и отлаживалось на недорогой системе Beowulf, а затем переносилось на большие машины с распределенной памятью, вроде Intel Paragon, Cray T3D или Thinking Machines CM5. Однако теперь, и чем дальше, тем чаще, идет обратный процесс. Ученые портируют высоко оптимизированные коды с CM5 на Beowulf. Процесс портирования сопровождается простой рекомпиляцией.

Brahma - это распределенный параллельный суперкомпьютер D(istributed) P(arallel) S(uper)C(ompu-ter) (DPSC). Он относится к классу параллельных суперкомпьютеров Beowulf, но имеет некоторые отличия. Он построен из расширяемого набора двухпроцессорных компьютеров с процессорами 200 МГц Pentium Pro, каждый как минимум с 64 МБ памяти на процессор. Все эти компьютеры работают с мультипроцессорной версией ОС Linux, поддерживающей Pentium Pro (в настоящее время система работает под 2.0.30pl4). Ядро не без ошибок - текущие прерывания пока обрабатываются только на уровне одного процессора. Т.е. в этом случае вся обработка ведется только одним процессором, резко снижая производительность. Тем не менее, в большинстве случаев работа системы стабильна и вполне удовлетворительна. Большинство таких ошибок будет исправлено в версиях ядер 2.0.31 и 2.2.X (в настоящее время 2.1.X разрабатывается).

Машины соединяются по быстрому коммутируемому Ethernet (100BaseT). В лаборатории использовали карту Kingston KNE-100 PCI-bus 10/100, базирующуюся на чипсете тюльпан DEC 21140. Узлы соединяются по коммутируемому концентратору 100 BaseT по очень высокопроизводительному коммутирующему волокну (Cisco Catalyst 5000 с 38 портами). Проверка осуществлялась путем оценки netperf (сетевой производительности), используя драйвер, разработанный для этого чипсета. Разработчики получили 99% производительности сети, используя коммутатор для соединения статических узлов (каждый узел - это компьютер).

В настоящее время разработчики готовятся протестировать Beowulf, собранный из двухпроцессорных компьютеров с чипсетом 440LX и процессорами Intel PII с тактовой частотой 300 МГц и той же сетевой платой.

Образ пингвина в качестве символа компьютера Brahma символизирует многоцелевую природу системы и отражает тот факт, что все они работают под Linux.

С 1 января 1999 года Red Hut Software объявила о 24-часовой поддержке ОС Linux для предприятий (см. в этом же номере КИ).

В области высокопроизводительных параллельных вычислений фактически все ряды суперкомпьютеров имеют свою операционную систему. Единственное исключение - это RS6000 производства корпорации IBM. Про стоимость суперкомпьютеров мы говорили выше - это миллионы и десятки миллионов долларов. Сейчас мало кто из российских организаций может себе позволить покупку настоящего суперкомпьютера. Тем не менее, в таких компьютерах заинтересованы многие отрасли науки и производства. Поэтому один из возможных путей создания мощных вычислительных систем - это создание многомашинных вычислительных сетей под ОС Linux. Низкая стоимость и хорошая масштабируемость таких компьютеров может оказаться очень заманчивой для ее реализации в России. При этом, например, в дневное время компьютеры системы могут использоваться в качестве обычных рабочих станций, а в ночное время или, когда это необходимо, все это становится суперкомпьютером.