Введение
17-го августа, во время проведения Международного авиационно-космического салона «МАКС 2005», научно-производственное объединение «Сатурн» объявило о запуске крупного вычислительного кластера, основанного на узлах IBM eServer xSeries 336 с процессорами Intel Xeon, поддерживающими технологию 64-битных вычислений. И, наверное, самым примечательным здесь является не сам факт установки кластера, а то, что он будет использоваться в промышленных нуждах. Если охватить все суперкомпьютеры в России, то новый кластер займёт третье место по вычислительной мощности, причём первые два места занимают суперкомпьтеры в научных учреждениях. Следовательно, в НПО «Сатурн» установлен самый мощный кластер среди промышленных предприятий в России. Будем надеяться, что это символизирует подъём наукоёмких отраслей промышленности в нашей стране.
Александр Пионтковский: сократить срок разработки и освоения новых изделий
На пресс-конференции, посвящённой открытию кластера, выступил директор по информационным технологиям НПО «Сатурн» Александр Пионтковский. Он вкратце рассказал о деятельности этого крупного машиностроительного предприятия. Конечно же, «коньком» компании являются газотурбинные двигатели. НПО «Сатурн» занимается их проектированием и производством. В первую очередь, предприятие поставляет двигатели в авиационную промышленность. Кроме того, газотурбинные двигатели используются на надводных кораблях ВМФ и в энергетических установках.
Не без гордости Александр отметил, что НПО «Сатурн» сегодня является главным разработчиком программы авиационного двигателя 5-го поколения для самолёта будущего (отметим, что он проектируется совместно с КБ «Сухой»).
НПО «Сатурн» тесно сотрудничает и в международной сфере. Так, предприятие совместно с французской компанией создаёт новый авиационный двигатель, который будет производиться и во Франции, и в России. Причём, что интересно, конечная сборка будет осуществляться в России. Буквально на днях, как отметил Александр, с «Рособоронэкспортом» был подписан контракт о создании совместно с индийской компанией авиационного двигателя — тоже 5-го поколения. Он будет передан на лицензионное производство индийской компании.
Сегодня на НПО «Сатурн» работает примерно 18 500 человек, а само предприятие состоит из четырёх промышленных площадок. В состав НПО «Сатурн» входит конструкторское бюро — самое крупное в российском машиностроении по авиационным двигателям. Есть опытный завод, научно-технический центр. Кроме этого, есть и производственные мощности: завод газотурбинных двигателей (Рыбинск), завод промышленных газотурбинных установок и ещё один машиностроительный завод, выступающий в качестве испытательной базы.
Александр сказал, что главной целью НПО «Сатурн» является создание национальной компании, конкурентоспособной не только в России, но и на мировом рынке. Сегодня руководство однозначно понимает мировые тенденции — без международной кооперации и без стратегических решений уже не обойтись. Требования к НПО «Сатурн» для реализации этой задачи просто колоссальны. И без внедрения информационных технологий эти задачи реализовать невозможно.
Как считает Александр, стратегические задачи информационных технологий в рамках НПО «Сатурн» заключаются в сокращении сроков разработки и освоения новых изделий. Кроме того, заказчики смотрят не только на технологичность и конечную стоимость продукции, но также и на затраты, связанные с эксплуатацией двигателей. Дело в том, что основные доходы компании, подобные НПО «Сатурн», получают на сервисном обслуживании. Поэтому и здесь ставится задача сокращения сервисных затрат, решить которую помогут информационные технологии.
Юрий Зеленков: сколько стоит килограмм двигателя?
Выступление продолжил Юрий Зеленков, заместитель директора по информационным технологиями НПО «Сатурн». Юрий отметил, что он, фактически, является руководителем проекта нового вычислительного кластера.
Газотурбинный двигатель — одно из самых технологических изделий, которое делает человек. Юрий привёл интересный пример: он предложил оценить стоимость килограмма различных продуктов. Так, килограмм автомобиля стоит $25-30, истребителя — $1000, а газотурбинного двигателя — от $2 до $5 тысяч. Кстати, килограмм нового кластера обошёлся НПО «Сатурн» в $400. Возможно, килограмм процессоров Intel стоит дороже, — мы пока не считали.
Газотурбинный двигатель АЛ-31Ф до сих пор является гордостью советских конструкторов. На нём, например, летают те же самолёты «Су». Начнём с того, что двигатель АЛ-31Ф разрабатывали 15 лет. И при разработке было создано 50 опытных двигателей. Как отметил Юрий, на данный момент НПО «Сатурн» совместно с французской компанией разрабатывает двигатель SaM-146. При этом срок разработки должен составить 4 года (сравните с 15!), а для экономической эффективности число опытных экземпляров не должно превысить восьми (против 50 у АЛ-31Ф). Кстати, бюджет российско-французской программы составляет 600 млн. евро.
Но вернёмся к информационным технологиям. Для чего такому предприятию, как НПО «Сатурн», нужен мощный вычислительный кластер? Юрий выделил три основных направления.
- Точное определение параметров конструкции на стадии проектировании, чтобы потом не приходилось делать эксперименты в «железе».
- Параллельное проектирование конструкции и методов изготовления (3D-САПР и т.д.).
- Снятие нескольких тысяч параметров во время испытания, их обработка и визуализация.
Все эти направления требуют огромной вычислительной мощности. Как отметил Юрий, сегодня на одну задачу требуется 32 Гбайт памяти. В конце 2006 года этот объём вырастет до 200 Гбайт, но у нового кластера рост на будущее уже заложен. Уже сегодня он обеспечивает требуемую производительность.
Юрий сказал, что сокращение времени расчётов не является приоритетной целью ввода нового кластера. Нужно, чтобы на единицу времени считалось больше задач. Именно за счёт этого производительность расчётов можно будет увеличить в 40-60 раз.
Перейдём к техническим подробностям. В качестве мастер-узлов выступают два 4-процессорных сервера IBM eServer xSeries 455 на Intel Itanium 2 и 64 двухпроцессорных узла IBM eServer xSeries 336 на основе Intel Xeon. В качестве сетевой инфраструктуры используется технология Infiniband.
Как отметил Юрий, установка кластера свелась не только к инсталляции компьютеров и настройке ПО. Пришлось модернизировать всю инфраструктуру серверной комнаты. В неё добавились три стойки, набитые компьютерами, поэтому пришлось вводить новую систему охлаждения.
В НПО «Сатурн» провели тесты кластера с помощью Linpack: в TOP500, к сожалению, кластер не попадает, поскольку производительности 760 гигафлопов для этого мало. Но в российском рейтинге TOP50 это третья по производительности система и, как мы уже указывали выше, самая производительная в промышленности. Впрочем, это пока что предварительные данные.
«Крок», IBM и Intel: поставщики надёжных решений
Интегратором нового кластера стала российская компания «Крок». От её имени на конференции выступил Руслан Заединов — именно он курировал этот проект. Компания «Крок» присутствует на рынке системной интеграции с 1992 года. В ней работает собственный центр компетенции, который за это время выполнил огромный объём работ. Как отметил Руслан, подобное кластерное решение хорошо отработано, поскольку оно строится на готовых блоках компании IBM. Подобные решения можно без особых усилий масштабировать до производительности 10 терафлопов. Кстати, во время работы над проектом использовался не только собственный центр компетенции «Крок», но и центр компетенции IBM, о которм мы уже писали.
Следующим выступил Евгений Максимов из IBM. Он указал на то, что помощь центра компетенции IBM позволила оптимизировать проект под минимальные затраты, поскольку бюджет был очень жёсткий. Евгений отметил, что до сих пор подобные вычислительные кластеры применялись, в основном, в метеорологии и нефтяной промышленности. Приятно видеть, что и отечественные предприятия вышли на уровень закупки таких решений.
Последним на конференции выступил Олег Буравцов, и.о. директора Intel по развитию корпоративного бизнеса в странах СНГ. Он отметил, что подобные кластеры являются типовым решением — вроде «кластера в коробке». Это позволяет быстро и эффективно развернуть кластер у клиента, причём с любой требуемой мощностью. Олег указал на то, что кластер — это продукт трансформации бизнеса. Благодаря подобным вычислительным решениям компания переходит от точечного, расчётного проектирования с последующей дорогой обкаткой в «железе» к сквозному проектированию. Это уже не точечный процесс, а богатое поле для оптимизации. Оно позволяет взглянуть на большое количество расчётных вариантов и не делать некоторые образцы, которые будут экономически неэффективны. Кроме того, совокупная стоимость владения оказывается ниже: скажем, над изготовлением двигателя теперь можно работать не 18 лет, а всего 4 года.
