Южно-Уральский государственный университет и компания «РСК СКИФ» (разработчик и интегратор суперкомпьютерных решений нового поколения на базе архитектур корпорации Intel и жидкостного охлаждения) сообщают о заключении нового контракта на модернизацию и расширение суперкомпьютера «СКИФ-Аврора ЮУрГУ». Ожидается, что проект станет «наиболее инновационным по показателям энергоэффективности в суперкомпьютерной индустрии» не только России и стран СНГ, но и одним из лучших в мировом масштабе.

В результате осуществляемых работ производительность суперкомпьютерного комплекса вырастет более чем в 4 раза до 104 TFLOPS (1 TFLOPS — это один триллион операций с числами с плавающей точкой в секунду). Кроме того универсальной должна стать система жидкостного охлаждения. Она сможет работать как на охлажденной, так и на горячей воде (в зависимости от погодных условий). Проект претендует на то, чтобы стать одним из наиболее заметных инновационных решений в суперкомпьютерной индустрии не только России и стран СНГ, но и мира.

«РСК СКИФ» выиграла тендер, объявленный ранее Южно-Уральским государственным университетом в рамках реализации «Программы развития на 2010–2019 годы». Стоимость поставки оборудования, ПО, монтажа и пуско-наладочных работ в рамках заключенного в октябре контракта составляет, по имеющимся данным, 240 млн рублей. Планируемый срок начала опытной эксплуатации нового суперкомпьютера — первый квартал 2011 года.

Напомним, первый контракт между ЮУрГУ и «РСК СКИФ» был заключен в октябре 2009 года: с целью расширения мощности своего суперкомпьютерного центра Южно-Уральским государственным университетом было принято решение использовать платформу «СКИФ-Аврора» (СКИФ ряда 4), разработанную в рамках реализации суперкомпьютерной программы «СКИФ-ГРИД» Союзного государства России и Белоруссии (в сотрудничестве с Институтом программных систем им. Айламазяна РАН, компанией «РСК СКИФ», при поддержке и участии корпорации Intel, а также ряда других компаний и организаций). В результате «РСК СКИФ» реализовала «под ключ» интеграционный проект инсталляции суперкомпьютерной системы «СКИФ-Аврора ЮУрГУ».

28 июня 2010 года суперкомпьютер «СКИФ-Аврора ЮУрГУ» с пиковой производительностью 24 TFLOPS был введен в тестовую эксплуатацию. Его особенность — применение жидкостного охлаждения на уровне системных плат вычислительной стойки. Утверждается, что подобное решение обеспечивает наилучшую энергоэффективность среди суперкомпьютеров СНГ по соотношению «производительность/энергопотребление» на уровне 200 MFLOPS/Вт для ЦОДа.

Общая потребляемая мощность суперкомпьютерного комплекса «СКИФ-Аврора ЮУрГУ» составляет 120 кВт (вычислительной стойки — 96 кВт), что дает высокий показатель эффективности использования электроэнергии Power Usage Effectiveness (PUE) для ЦОДа на уровне 1,2. Сообщается также, что применение жидкостного охлаждения позволило в 2,5–3 раза уменьшить общую площадь инсталляции системы (по сравнению с суперкомпьютерами на основе традиционного воздушного охлаждения).

В рамках нового контракта будет проведена модернизация уже установленной вычислительной стойки. Путем замены 4-х ядерных процессоров Intel Xeon серии 5500 на современные 6-ти ядерные Intel Xeon серии 5600 с тактовой частотой 3,33 ГГц (с сохранением всей текущей инфраструктуры), производительность системы будет увеличена с 24 до 40,7 TFLOPS. Кроме того планируется осуществить дальнейшее масштабное расширение суперкомпьютера — в результате весь вычислительный комплекс будет состоять из 2,5 стоек, построенных на базе 6-ти ядерных процессоров Intel Xeon серии 5600 с тактовой частотой 3,33 ГГц, а его суммарная производительность вырастет более чем в 4 раза до 104 TFLOPS.

Использование жидкостного охлаждения для создания наиболее энергоэффективных суперкомпьютерных систем — глобальный тренд.

Об этом свидетельствуют последние результаты списка наиболее энергоэффективных суперкомпьютеров мира Green500, в котором уже почти год (в двух редакциях рейтинга за ноябрь 2009 г. и июнь 2010 г.) три верхние строчки занимают системы, созданные с применением жидкостного охлаждения. Все три суперкомпьютера установлены в Германии — в исследовательском центре Forschungszentrum Juelich (FZJ), Университетах Регенсбурга и Вупперталя, обеспечивая лучшие в мире показатели энергоэффективности в 773,38 MFLOPS в расчете на ватт потребляемой электроэнергии.

Жидкостное охлаждение, ранее использовавшееся только в вычислительных системах американских компаний Control Data и Cray, в последние годы приобретает все большую актуальность вследствие того, что суперкомпьютеры становятся все более производительными, растут их энергопотребление и тепловыделение, одновременно с этим увеличиваются затраты на электроэнергию и кондиционирование воздуха с помощью традиционных систем охлаждения. Согласно данным аналитического департамента компании APC, в современном центре обработки данных (ЦОД) порядка 50% энергопотребления уходит на обеспечение работы систем воздушного охлаждения (и только 36% электроэнергии потребляет, собственно, вычислительная нагрузка).

Вода является в 4 тысячи раз более эффективным хладносителем по сравнению с воздухом. По оценкам специалистов компании «РСК СКИФ», применение жидкостного охлаждения позволяет экономить до 30% от общего количества потребляемой ЦОДом электроэнергии.

Однако еще более перспективно использование в системах жидкостного охлаждения не «холодной» (охлажденной), а горячей воды. В сентябре 2010 года специалисты «РСК СКИФ» впервые в СНГ разработали и продемонстрировали технологическое решение для создания суперкомпьютерной системы охлаждения на горячей воде, доказав, что этот метод является новым шагом для достижения более высокой энергоэффективности.

Применение горячей воды в системах жидкостного охлаждения суперкомпьютеров позволяет обеспечить естественный теплообмен с наружным воздухом, тем самым, достигается эффект «фрикулинга» (free cooling) в течение длительного периода календарного года. Полный отказ от использования в такой системе охлаждения фреонового контура (который нужен для получения охлажденной воды) обеспечивает значительное снижение затрат на инфраструктуру, минимизацию влияния на озоновый слой Земли, а также повышение надежности работы суперкомпьютерного решения.

Создание универсальной системы жидкостного охлаждения и применение комбинированного метода ее работы в составе суперкомпьютера «СКИФ-Аврора ЮУрГУ», как ожидается, позволит экономить еще больше электроэнергии. Инновационный подход позволит создать не только самый энергоэффективный суперкомпьютер в России и странах СНГ, но и один из самых передовых по этому показателю в мировом масштабе.

По материалам: