Индия, по сообщениям сетевых источников, прилагает активные усилия по развитию производственной инфраструктуры, ориентированной на локальный выпуск компьютерного оборудования. Ожидается, что это позволит решить проблему дефицита вычислительной техники, спрос на которую резко вырос на фоне пандемии.

Фото: Reuters

Речь идёт о расширении местного производства серверов, персональных компьютеров и планшетов. Для привлечения крупных компаний Индия запустила программу Production Linked Incentive Scheme, предусматривающую предоставление субсидий. Их размер может достигать $1 млрд на протяжении четырёх лет.

Правительство Индии сообщило о том, что участие в программе примут четыре крупные зарубежные компании. Это гигант Dell, а также известные контрактные производители электроники ICT (Wistron), Flextronics и Foxconn. Кроме того, в инициативе примет участие индийская компания Lava, специализирующаяся на выпуске мобильных гаджетов, смартфонов, портативных компьютеров и пр.

В феврале, напомним, сообщалось, что Индии выделит $2,6 млрд на локализацию производства серверов, сетевого оборудования и персональных компьютеров.

Идея выделенного сопроцессора (Data Processing Unit, DPU), занятого исключительно задачами обслуживания подсистемы хранения данных, проста и логична: специализированный кремний работает эффективнее процессоров общего назначения и демонстрирует более высокую энергоэффективность. Одним из пионеров DPU является Fungible, о решениях которой мы неоднократно рассказывали ранее, но и других интересных разработок в этой области немало.

Wistron, крупный тайваньский производитель электронного оборудования, заключила альянс с Kalray, компанией, специализирующейся на разработке сетевых процессоров и сопроцессоров обработки данных. Плодом этого сотрудничества и стала новая система FURIO1200.

В основе FURIO1200 лежит стандартное шасси Wistron LYMMA 2U с посадочными местами для 24 накопителей NVMe, но таких решений на рынке много. Самое интересное в данном случае сосредоточено в PCIe-адаптере K200, построенном на базе сопроцессора Kalray MPPA Coolidge. Он предназначен для установки в стандартные вычислительные узлы на базе x86 и обеспечивает обслуживание флеш-массива, поддержку NVMe-oF, шифрования, а также разгрузку хост-узлов от задач, связанных с обработкой специфических данных, например, данных, полученных от систем машинного зрения.

В основе MPPA Coolidge лежит фирменная архитектура Massively Parallel Processor Array. Как следует из названия, она представляет собой массив вычислительных ядер. Сами ядра построены на базе архитектуры VLIW, требующей для достижения оптимального параллелизма тщательной оптимизации на уровне компилятора. Таких ядер в составе процессора может быть до 800, частота их работы — от 600 МГц до 1,2 ГГц. Ядра сгруппированы в кластеры, каждый кластер включает в себя 16 ядер общего назначения и 1 управляющее ядро, ответственное также за функции безопасности. На кластер приходится 4 Мбайт выделенного кеша L2 с пропускной способностью 600 Гбайт/с.

5 кластеров в составе Coolidge обеспечивают внушительную производительность: 1,15 Тфлопс на операциях FP32 и 25 Топс для INT8, что делает процессор хорошо подходящим для широкого круга задач, включая ИИ и системы машинного зрения. Имеется двухканальный контроллер DDR4-3200, а для общения с внешним миром предусмотрено 16 линий PCI Express 4.0 и два интерфейса 100GbE/RoCE v2.

Интересно, что процессор может работать как в классическом многоядерном режиме SMP, так и в асимметричном режиме, в котором каждый кластер, по сути, работает как один из 16 отдельных одноядерных ЦП. В FURIO1200 процессор на борту адаптера K200 работает на благо NVMe-oF, но также позволяет запускать пользовательские приложения, для чего в комплекте поставляется открытый SDK.

Архитектура процессора Kalray MPPA Coolidge

Наличие столь мощного сопроцессора не только обеспечивает FURIO1200 гибкость в обработке данных, но также позволяет добиться внушительных скоростных характеристик. Производительность на случайных операциях у новинки может превышать 12 млн IOPS при латентности в районе 20-50 мс, а на последовательных операциях — достигать 72 Гбайт/с.

Пока FURIO1200 является, скорее, концептом: первые небольшие партии будут доступны заказчикам в первом квартале, а массовое производство запланировано на середину года. Первые клиентские тесты начнутся в течение ближайших недель.

Когда IBM, Google, Mellanox, NVIDIA и Tyan основывали организацию OpenPOWER Foundation три года назад, вся инициатива была поддержана только двумя производителями серверов: Google, которая строит серверы для себя, и Tyan. На прошедшем недавно саммите OpenPOWER стало ясно, что организация не только пополнилась новыми членами, но и получила поддержку многих крупных производителей серверов, включая Inventec, Inspur, Supermicro и Wistron. В настоящее время около десятка компаний разрабатывают машины на базе процессоров IBM POWER8 в рамках проектов OpenPOWER и Open Compute Project.

IBM расширит семейство Power Systems LC серверами Supermicro

В этом месяце IBM рассказала о планах по расширению семейства серверов Power Systems LC на базе процессоров POWER8 и операционной системы Linux. В частности, компания намерена добавить в модельный ряд систему, соответствующую спецификации Open Compute Project (стандартизированные машины, разрабатываемые в том числе участниками OpenPOWER), которая будет иметь важное значение для компании, а также открытых систем на базе IBM POWER8 в целом. Кроме того, Supermicro создаст два сервера, которые будут продаваться под торговой маркой IBM Power Systems LC.

IBM Power System S824. Фото HPCWire.com

Компания Supermicro в настоящее время работает над двухпроцессорной системой в форм-факторе 2U на базе микросхем IBM POWER8. Данная машина поддерживает до 512 Гбайт оперативной памяти DDR4, до 12 накопителей данных с возможностью горячей замены, а также два ускорителя NVIDIA Tesla K80 или два специализированных ускорителя Alpha-Data KU3 на базе программируемой пользователем вентильной матрицы (field programmable grid-array) Xilinx UltraScale KU115 с поддержкой технологии унифицированной (когерентной) памяти CAPI. Данные серверы имеют уплотнённую компоновку (Supermicro называет это архитектуру «Ultra»), которая максимально увеличивает плотность устройств внутри шасси, что даёт большие возможности расширения и гибкости для платформы.

На сегодняшний день IBM продает Power Systems S812LC (1U, до 10 ядер, до 1 Тбайт памяти и до 14 устройств хранения данных) и более мощную систему S822LC (2U, до 20 ядер, до 1 Тбайт памяти, два ускорителя NVIDIA Tesla K80), разработанные Tyan и Wistron, соответственно. Добавление Supermicro, одного из крупнейших в мире производителей серверов x86, в список поставщиков POWER8 является важным шагом для IBM. Тем не менее, судя по всему, в настоящее время Supermicro не планирует продавать серверы на базе POWER8 под собственной торговой маркой.

Inventec и Wistron разрабатывают серверы на базе POWER8

Supermicro не единственный крупный производитель серверов, который разрабатывает машины на базе процессоров IBM POWER8. Inventec, один из крупнейших серверных ODM из Тайваня (original design manufacturer — компания, которая разрабатывает и изготавливает продукцию для клиентов), который производит системы для компаний вроде Dell и Lenovo, также работает над проектом машины OpenPOWER. Данная платформа будет базироваться на одном процессоре IBM POWER8 с NVLink, а также двух вычислительных ускорителях NVIDIA Tesla P100 в форм-факторе SXM2. Машина также будет иметь 16 разъёмов для стандартных модулей DDR4 (благодаря четырём буферам IBM Centaur), таким образом поддерживая внушительных объём оперативной памяти (по крайней мере, для однопроцессорной системы). Платформа Inventec на базе процессора POWER8 предназначена в первую очередь для высокопроизводительных вычислений (high-performance computing, HPC). Тем не менее, пока неясно, в какой форме данный продукт выйдет на рынок (и выйдет ли вообще). В настоящий момент данная материнская плата является лишь рабочим проектом, который может являться прототипом системы для некоего клиента Inventec (учитывая клиентскую базу компании, это уже интересно) или прототипом для оценки возможностей POWER8 партнёрами Inventec.

Прототип Wistron Polaris. Фото IBM PowerSystems JP - twitter.com/ibmpowerJP

Wistron, другой крупный серверный ODM с острова Тайвань, работает над высокопроизводительной системой на базе двух IBM POWER8 и четырёх NVIDIA Tesla P100 совместно с IBM, NVIDIA и Mellanox (об этой машине сообщалось ранее в этом месяце). Кроме того, компания разрабатывает ещё три OpenPOWER-проекта. Первый продукт — Wistron Polaris — 2U машина на основе двух процессоров IBM POWER8 и поддержкой специализированных ускорителей с интерфейсом CAPI для различных отраслей промышленности, требующих высокопроизводительных вычислений. В настоящее время Polaris может быть заказан у компании E4 Computer Engineering. Второй продукт — Wistron Polaris Plus — будет напоминать сервер, разработанный совместно с IBM и NVIDIA: два процессора POWER8 с технологией NVLink, четыре ускорителя NVIDIA Tesla P100. Третий проект — кодовое название Dark King — это 4U сервер с четырьмя процессорами POWER8, 128 модулями DIMM (и поддержкой нескольких терабайт памяти) и ускорителями с интерфейсом CAPI. Система Dark King будет обладать 48 вычислительными ядрами общего назначения (иными словами, она сможет обрабатывать до 384 потоков одновременно) и предназначена для анализа Big Data.

POWER8 находит поддержку среди китайских производителей серверов

Еще одной примечательным компанией, которая разрабатывает две системы на базе POWER8, является Inspur, один из крупнейших производителей серверов в Китае. Inspur работает над однопроцессорной и двухпроцессорной машинами в форм-факторе 4U для центров обработки данных и Big Data. Единственное, что известно о сервере Inspur на базе двух процессоров IBM POWER8 это то, что он будет поддерживать до 2 Тбайт памяти (64 модуля), что является огромным объёмом.

Ряд партнёров из консорциума OpenPOWER Foundation также помогли пекинской компании Beijing Neu Cloud Oriental System Technology (один из реселлеров продукции IBM в Китае) разработать собственный двухпроцессорный сервер NL2200 на основе пары микросхем IBM POWER8 с 12 ядрами. NL2200 поддерживает до 1 Тбайт оперативной памяти, два вычислительных ускорителя на базе GPU, пару жёстких дисков, SSD с интерфейсом PCI Express, а также карту Infiniband со скоростью передачи данных до 100 Гбит/с. Такая машина может быть использована для высокопроизводительных вычислений и других приложений, и сам факт её разработки показывает то, что в Китае есть компании, которые инвестируют в OpenPOWER.

Прототипы материнских плат Inventec и Zoom Redpower P210 на базе IBM POWER8. Фото IBM PowerSystems JP - twitter.com/ibmpowerJP

Zoom Server стала ещё одним китайским производителем серверов, который продемонстрировал свою продукцию на саммите OpenPOWER ранее в этом месяце. Zoom Server показала свои машины Redpower C210/C220 и P210. Redpower C210/C220 представляют собой двухпроцессорные машины с поддержкой четырёх буферов памяти Centaur (иными словами, речь идёт о возможности установки 1 или более Тбайт оперативной памяти), большого количества карт расширения PCI Express, 12 накопителей данных и других возможностей. Redpower C210/C220 могут быть использованы для самых разных приложений, включая аналитику, HPC, хостинг баз данных и других. Redpower P210 является более продвинутой машиной, которая поддерживает пару процессоров IBM POWER8 с технологией NVLink, два ускорителя NVIDIA Tesla и до 1 Тбайт памяти.

Хотя трёх производителей серверов из Китая едва ли можно назвать широкой поддержкой процессоров IBM POWER8 в этой стране, следует иметь в виду, что фонд OpenPOWER не существовал ещё четыре лет назад, а подавляющее большинство операторов ЦОД вообще не знакомы с процессорами POWER. Таким образом, уже сам факт того, что Inspur и менее крупные компании строят системы на базе POWER8, косвенно показывает потенциал и адекватную производительность подобных машин. Разумеется, пройдут годы, прежде, чем POWER8 займёт сколько-то существенную долю рынка, но развитие налицо.

Доступность серверов Open Compute Project на базе POWER8 увеличивается

В дополнение к системам крупных производителей, некоторые компании (в том числе Mark III Systems, Penguin Computing и Stack Velocity) предлагают (или готовятся предложить) серверы на базе процессоров IBM POWER8, созданные в рамках проекта Open Compute Project. Доступность таких машин довольно важна, поскольку производители серверов продают их как разработчикам программного обеспечения (которые хотели бы оптимизировать свои приложения под IBM POWER8), так и операторам ЦОД, которые хотели бы опробовать их в действии. В долгосрочной перспективе это может помочь увеличить долю рынка платформ IBM POWER в ЦОД.

Cборка сервера IBM

Например, Penguin Computing предлагает Magna 2001 для разработки программного обеспечения, Magna 1015 (однопроцессорный сервер на основе IBM POWER8) для виртуализации в рамках инфраструктуры Open Rack, а также Magna 2002 (двухпроцессорный сервер на базе IBM POWER8 и ускорителей NVIDIA Tesla K80 или M40) для HPC-вычислений и машинного обучения. Mark III Systems планирует предложить клиентам серверы IBM POWER8, которые будут базироваться на платформе Barreleye (два процессора IBM POWER8, 32 модуля DIMM, ускорители с поддержкой интерфейса CAPI и т. д.), разработанной Rackspace в рамках Open Compute Project. Также машины на основе платформы Barreleye будут доступны от Stack Velocity. Кроме того, данный производитель предложит клиентам более серьёзные двухпроцессорные серверы Saba в форм-факторе 2U, предназначенные для аналитики и высокопроизводительных вычислений.

Дорогу осилит идущий

В настоящее время доля серверов на основе IBM POWER8 на рынке не приближается и к одному проценту. Кроме того, далеко не все приложения Linux оптимизированы под архитектуру IBM POWER8 (долгое время основными операционными системами для машин на базе POWER были IBM AIX и IBM i). Тем не менее, у OpenPOWER Foundation имеются поводы для оптимизма.

Серверы в ЦОД компании Rackspace

Во-первых, примерно десяток поставщиков серверов — включая столь крупных как IBM, Inventec, Inspur, Supermicro, Tyan и Wistron — разрабатывают новые машины на основе IBM POWER8 или же собираются предлагать их своим клиентам. Google и Rackspace уже используют машины на базе POWER8 у себя в ЦОД и планируют расширять их применение в дальнейшем. Кроме того, интерес к серверам на основе POWER8 уже выразили Bull, Cirrascale, Hitachi и ZTE. Также примечателен интерес производителей серверов (а значит, клиентов последних) к суперкомпьютерным платформам на основе IBM POWER8+, NVLink и NVIDIA Tesla P100.

Во-вторых, IBM POWER8 поддерживается наиболее популярными дистрибутивами Linux, включая RedHat Enterprise Linux и Ubuntu Server LE, а количество совместимых с указанными процессорами программ постоянно растёт.

В-третьих, более десятка компаний поддержали технологию IBM CAPI (Coherent Accelerator Processor Interface), позволяющую создавать специализированные ускорители на базе FPGA, которые могут использовать единое с процессором адресное пространство памяти. Подобная технология открывает целый ряд возможностей для специализированных серверов, а также HPC-машин. Кроме того, CAPI поддержана операционными системами Canonical Ubuntu Server и RedHat Enterprise Linux 7.2 LE.

Пока рано говорить, сможет ли платформа IBM POWER стать достойным конкурентом Intel Xeon. Тем не менее, прогресс OpenPOWER Foundation в области популяризации архитектуры очевиден. Кроме того, поддержка со стороны гигантов вроде Google и Rackspace, которые уже работают над машинами на основе следующего поколения процессоров — POWER9 — говорит о том, что они верят в перспективы данных платформ.

IBM, NVIDIA и Wistron представили совместно разработанный сервер для высокопроизводительных вычислений (high-performance computing, HPC) второго поколения. Данная машина базируется на центральных процессорах IBM POWER8, выходящих вскоре вычислительных ускорителях NVIDIA Tesla P100 (на основе архитектуры Pascal) и технологии межпроцессорных коммуникаций NVLink. Предполагается, что система покажет непревзойдённую производительность в области HPC-вычислений, но чтобы получить преимущества от неё, эксплуататорам суперкомпьютеров придётся оптимизировать свои программы под POWER8 и Pascal, с чем и помогут IBM и NVIDIA.

Новая HPC-платформа, разработанная IBM, NVIDIA и Wistron (один из крупных контрактных производителей серверов), базируется на процессорах IBM POWER8 и ускорителях NVIDIA Tesla P100. В настоящее время компании не раскрывают большого количество подробностей о данном сервере, но, судя по распространённой IBM фотографии, речь идёт машине на основе двух микросхем IBM POWER8, четырёх ускорителях NVIDIA Tesla P100 в форм-факторе SMX2 и восемью модулями оперативной памяти IBM Centaur (предположительно объёмом 1 Тбайт). Платформа имеет форм-фактор 2U и совместима с сегодняшними центрами обработки данных (ЦОД). Она не является наиболее мощным решением на базе NVIDIA Tesla P100, поскольку сама NVIDIA предлагает сервер DGX-1 в форм-факторе 3U и восемью ускорителями. Однако, система IBM и Wistron более приспособлена для работы в современных ЦОД с точек зрения энергопотребления и тепловыделения.

HPC-сиcтема, разработанная IBM, NVIDIA и Wistron

Процессоры IBM POWER8 имеют до 12 ядер, каждое из которых может обрабатывать восемь аппаратных потоков одновременно благодаря 16 исполнительным конвейерам. 12-ядерный POWER8 может работать при достаточно высоких тактовых частотах (до 3–3,5 ГГц) и интегрировать в общей сложности 6 Мбайт кеша второго уровня (512 кбайт на ядро) и 96 Мбайт кеша третьего уровня. Каждый такой процессор может поддерживать до 1 Тбайт оперативной памяти DDR3 или DDR4 с устойчивой пропускной способностью до 230 Гбайт/с (для сравнения, Intel Xeon E5 v4 имеет пропускную способность памяти «всего» до 76,8 Гбайт/с при условии использования DDR4-2400). Поскольку новейшие версии процессоров POWER8 были разработаны как для высокопроизводительных серверов, так и суперкомпьютеров, они также имеют множество линий PCI Express с поддержкой технологии когерентности памяти IBM CAPI для специализированных ускорителей на базе FPGA, а также поддержку шины NVLink для соединения с вычислительными процессорами NVIDIA Tesla.

NVIDIA Tesla P100

Каждый cуперкомпьютерный ускоритель NVIDIA Tesla P100 имеет 3584 потоковых процессоров, 4 Мбайт кеша второго уровня и 16 Гбайт памяти типа HBM2, которые подключаются к GPU посредством 4096-разрядной шины. Производительность Tesla P100 на операциях с одинарной точностью (single precision, FP32) составляет около 10,6 триллионов операций с плавающей запятой в секунду (TFLOPS), тогда как мощность при операциях с двойной точностью (double precision, FP64) составляет примерно 5,3 TFLOPS. Одним из основных отличий NVIDIA Tesla P100 на базе процессора GP100 от предшественников является поддержка четырёх линий шины NVLink первого поколения, которая позволяет передавать до 20 Гбайт данных в секунду по одной линии (для сравнения, пропускная способность PCIe 3.0 x16 составляет 16 Гбайт/с). NVLink позволяет ускорить как коммуникации между GPU, так и скорость передачи данных между GPU и центральными процессорами IBM POWER8. Кроме того, NVLink способна обеспечить когерентность содержимого памяти различных процессоров, что крайне важно для суперкомпьютерных вычислений.

Преимущества NVLink

Таким образом, система IBM, NVIDIA и Wistron с четырьмя P100 обладает вычислительной мощностью в 42,4 TFLOPS (FP32) или в 21,2 TFLOPS (FP64), что впечатляет. Впрочем, NVIDIA DGX-1 способен производить ещё большее количество вычислительных операций — 42,4 TFLOPS (FP32) и 84,8 TFLOPS (FP64) при условии одинаковых с P100 тактовых частот.

Для сравнения: суперкомпьютер Earth Simulator компании NEC, который являлся самой мощной системой в мире с июня 2002 года по июнь 2004 года, имел производительность 35,86 TFLOPS согласно тесту Linpack. Earth Simulator состоял из 640 узлов с восемью векторными процессорами и 16 Гбайт оперативной памяти в каждом (в общей сложности, он базировался на 5120 процессорах и 10 Тбайт оперативной памяти), а его энергопотребление было около 3200 кВт. Благодаря Tesla P100 производительность Earth Simulator мощно получить, используя пару новых 2U-систем Wistron или одну NVIDIA DGX-1.

Возможные топологии систем с NVLink на базе процессоров Intel Xeon

IBM, NVIDIA и Wistron ожидают, что их HPC-платформа второго поколения на базе процессоров POWER8 станет доступной для покупки в четвёртом квартале 2016 года. Впрочем, это едва ли означает, что такие машины получат широкое распространение даже по меркам суперкомпьютеров в ближайший год. В настоящее время большинство систем HPC основаны на процессорах x86 производства Intel или AMD. Для того чтобы получить все преимущества от NVIDIA Tesla P100 с шиной NVLink, программистам придётся переделать свои программы под IBM POWER8. IBM и NVIDIA намерены создать сеть лабораторий, чтобы помочь разработчикам приложений портировать свои программы на новые высокопроизводительные вычислительные платформы. Эти лаборатории будут очень важны не только для IBM и NVIDIA, но и для будущего высокопроизводительных систем в целом. Гетерогенные суперкомпьютеры могут предложить очень высокую производительность, но для того, чтобы использовать их в полной мере, необходимы новые методы программирования.

Появление второго поколения HPC-систем на базе IBM POWER8 является важным шагом на пути к созданию суперкомпьютеров Sierra для национальной лаборатории Ок-Ридж и Summit для Ливерморской национальной лаборатории. Sierra и Summit будут базироваться на процессорах IBM POWER9, а также на ускорителях NVIDIA Tesla на основе архитектуры Volta с поддержкой шины NVLink второго поколения.