Вычислительные ресурсы для всех

С 2010года в Санкт-Петербургском государственном университете функционирует Вычислительный центр, созданный в рамках проекта по созданию сети ресурсных центров в университете.

Вычислительный центр СПбГУ расположен в Петродворцовом учебно-научном комплексе. Ба­зой для создания центра стал Петродворцовый телекоммуникационный центр Управления-служ­бы информационных технологий (УСИТ) универси­тета. Во многом благодаря опыту и наработкам сотруд­ников УСИТ в короткий срок был установлен и запущен в работу новый вычислительный комплекс, поставленный в конце 2010-го компанией Hewlett-Packard в рамках Программы развития СПбГУ. В пусконаладочных работах активное участие принимали специалисты компаний «Инлайн Груп» и HP. Именно они реализовали расширение сущест­вующего кластера, провели развертывание аппаратной платформы, шеф-монтаж, запуск, а также настройку ПО, включая платформу виртуализации.

Сейчас Вычислительный центр способен решать задачи учебно-научного характера, управлять приложениями, поддерживающими административно-хозяйственный и учебный процессы университета. Существенное увеличение мощностей позволило перейти от пробных расчетов к реальным моделям. Большую потребность в использовании ресурсов суперкомпьютера испытывают представители таких научных дисциплин, как материаловедение, биология, физика, химия и медицина. В своих исследованиях они обращаются к квантовой химии, к расчетам сложных многоатомных систем по компьютерному моделированию кристаллических твердых тел, полимерных систем и суперразветвленных полимеров. При этом используются пакеты прикладных программ CRYSTAL, GAMESS, Accelrys Materials Studio, COMSOL, WIEN2k, HyperChem. Моделирование таких реальных систем из нескольких сотен атомов требует надежных и потому довольно сложных расчетных методов и мощных вычислительных ресурсов.

В 2011г. выросло количество используемых пакетов прикладных программ — в дополнение к перечисленным выше начали использоваться Ansys, MatLab, VORPAL, abinit и другие.

Чтобы создать комфортные условия работы с некоторыми приложениями, был реализован удаленный доступ через специальный Web-интерфейс. Этот сервис предоставляет сотрудникам и студентам университета возможность ставить в очередь на исполнение свои задачи и получать результаты непосредственно со своего рабочего места. С развитием такого подхода появляется возможность предоставлять ресурсы с применением технологии виртуальных машин. Виртуальная машина, полученная пользователем по заявке, представляет собой полноценное рабочее место на базе выбранной платформы (Windows или Linux), позволяет проводить отладку своих программ, выполнять расчеты и использовать большой набор готовых программ. Пользователю также доступны все высокопроизводительные ресурсы из среды виртуальной машины. Установка задач на вычислительных кластерах, получение и хранение данных, их дальнейшая обработка возможны не только из сети университета, но и из других сетей. Система устроена так, что несколько виртуальных машин могут иметь общие дисковые устройства для хранения данных рабочей группы или подразделения университета.

В октябре 2011г. Вычислительный центр СПбГУ впервые вошел в список Тор50 самых мощных компьютеров СНГ. Университетский центр расположился на 22-й строчке рейтинга с пиковой производительностью 40,14 терафлоп/с и производительностью в тесте Linpack 17,66 терафлоп/с. СПбГУ — пятый среди высших учебных заведений в этом рейтинге и единственный в Санкт-Петербурге. Вычислительный центр СПбГУ имеет следующую структуру.

• Среда доступа, реализованная с помощью современных технологий облачных вычислений. Доступ к ресурсам возможен с любого компьютера с помощью стандартных программ. С частью программ можно работать, применяя Web-интерфейс. Также при работе с виртуальным компьютером можно использовать локальные ресурсы (печать, HDD, USB-устройства).
• Среда высокопроизводительных вычислений: четыре типа вычислительных кластеров (стандартный кластер от компании «Т-Платформы», а также два гибридных кластера с графическими ускорителями NVIDIA, кластер серверов с SMP-архитектурой (DL980) и кластер виртуальных машин, все на базе серверов и СХД фирмы НР).
• Комплекс пакетов прикладных программ.
• Средства мониторинга и администрирования.
• Вспомогательная инженерная инфраструктура.

Илья Геннадьевич Горбунов 

Начальник Управления-cлужбы информационных технологий СПбГУ

В октябре 2011года Вычислительный центр СПбГУ впервые вошел в список Тор50 самых мощных компьютеров СНГ. Как дальше будет развиваться центр?

Илья Горбунов: Развитие Вычислительного центра связано с увеличением количества и улучшением качества информационно-вычислительных сервисов, предоставляемых сотрудникам и студентам университета, в том числе и доступа к высокопроизводительным ресурсам.

Какими важными проектами сейчас занимается центр?

В ближайшее время закончится строительство Центра обработки данных СПбГУ. Это очень сложный инженерный комплекс для обеспечения надежной работы оборудования ресурсного центра. Планируем перенос в него всего оборудования Вычислительного центра. Продолжается создание необходимых информационно-вычислительных сервисов. Переведены на виртуальные ресурсы и GRID-технологии, позволяющие объединять мировые ресурсы для решения крупномасштабных задач, таких как обработка данных, получаемых на современных ускорителях типа Большого адронного коллайдера. Помимо этого Вычислительный центр участвует в проектах дистанционного обучения и ряде других.

Одна из целей создания центра — привлечение к сотрудничеству ученых с мировым именем. Заинтересовался ли кто-нибудь возможностью работать в СПбГУ с использованием сложных вычислительных расчетов?

Проект создания Вычислительного центра, по сути, только начинается. Мы уже сейчас обеспечили возможность работы для более чем 500 сотрудников и студентов. Конечно, основное направление развития центра — создание необходимых условий для работы всех исследователей, преподавателей и студентов нашего университета, а в дальнейшем — и Северо-Западного региона. Применяемые для этой цели технологии на сегодняшний день стали наиболее востребованными в мире.

Проводятся ли совместные работы с российскими и зарубежными институтами?

Да, мы традиционно связаны работами с нашими коллегами по высокопроизводительным вычислениям в России — МГУ, МФТИ, МИФИ, СПбГТУ, УГАТУ и другими. Активно взаимодействуем с международными компаниями, в частности, с HP.

Интересен ли центр иностранным студентам, аспирантам, возможны ли их стажировки?

Использование ресурсов центра интересно всем, как российским, так и зарубежным студентам. Для этого центр и был создан. Работа по разработке и внедрению новых сервисов и оборудования — очень хорошая практика для студентов многих специальностей, особенно естественных факультетов. Мы используем самые передовые технологии, знание которых помогает студентам в их дальнейшей работе.

Как вы оцениваете значение Вычислительного центра для университета? Какие новые возможности он дает сотрудникам и студентам? 

Новый центр построен так, чтобы обеспечить мощными вычислительными ресурсами всех, кому они необходимы. В ресурсном центре создается большая библиотека необходимых для работы пакетов прикладных программ. Эти пакеты устанавливаются с учетом особенностей оборудования, требований исследователей. В отличие от традиционных вычислительных центров, где главной задачей была только эффективная работа оборудования/техники, в нашем ресурсном центре формируется единая рабочая среда, направленная на решение проблем пользователей, на эффективную работу научных сотрудников, преподавателей и студентов.

Построение центра с использованием виртуализации, с консолидацией серверов, соединением разных систем в единый комплекс уменьшает затраты на обслуживание, существенно (до 50%) сокращает расходы на электроэнергию, позволяет при необходимости объединять имеющиеся вычислительные мощности для решения больших задач, разумно использовать емкость хранения данных.