ПРОЕКТЫ
И увеличило производительность своих вычислительных систем в 50 раз
Похоже, высокопроизводительные вычислительные комплексы стали в нашей стране востребованы не только финансовыми структурами и академическими институтами, но и научно-производственными объединениями, производящими реальную и конкурентоспособную продукцию. До недавнего времени в России самым мощным кластером на базе техники IBM (производительностью 5 Тфлопс) мог похвастаться лишь Суперкомпьютерный центр Академии наук.
Во время Международного авиакосмического салона МАКС-2005 (www.aviasalon.com), который с 16 по 21 августа проходил в подмосковном Жуковском на территории ФГУП "Летно-испытательный институт имени М. М. Громова" и собрал 520 российских и 134 зарубежных участников из четырех десятков стран, выяснилось, что отныне в нашем государстве вторым по мощности кластером IBM (0,76 Тфлопс) обладает ОАО "Научно-производственное объединение "Сатурн"" (www.npo-saturn.ru) - широкопрофильная машиностроительная компания, специализирующаяся на разработке и производстве газотурбинных двигателей для военной и гражданской авиации, судов военно-морского флота, энергогенерирующих и газоперекачивающих установок.
Напомним, что это объединение, численность персонала которого составляет примерно 20 тыс. человек, а общий объем производственных площадей около 1 млн. кв. м., было создано в 2001 г. в результате слияния серийного завода "Рыбинские моторы" и конструкторского предприятия "А. Люлька-Сатурн". Несколько лет назад (в 1999-м) к "Рыбинским моторам" были присоединены мощности Волжского машиностроительного завода, а еще ранее (в 1997-м) состоялось объединение "Рыбинских моторов" с ОАО "Рыбинское конструкторское бюро моторостроения".
Еще одно важное событие, имеющее непосредственное отношение к теме данной статьи, состоялось в 2000 г. в ходе посещения "Рыбинских моторов" Президентом Российской Федерации В. В. Путиным. Именно тогда было принято принципиальное решение о производстве двигателей пятого поколения, отражающих новейшие тенденции современного авиамоторостроения.
НПО "Сатурн" является головным разработчиком государственной программы создания авиационных двигателей пятого поколения. В частности, в рамках этой программы совместно с французской фирмой SNECMA объединение создает современный турбовентиляторный двигатель SaM-146 для российского самолета регионального класса, отвечающий жестким международным нормам. В стадии подготовки к серийному производству находится универсальный газотурбинный двигатель пятого поколения АЛ-55, не имеющий аналогов в отечественном авиастроении.
Надежные, компактные и экономичные двигатели нужны
как очень большим, так и очень маленьким летательным аппаратам
Не менее важным направлением деятельности объединения является поддержка на конкурентоспособном уровне действующего парка самолетов с двигателями разработки и производства НПО "Сатурн", в рамках которой осуществляется программа ремоторизации гражданских и военных транспортных самолетов Ил-76 двигателями Д-30КП "Бурлак". По заказу Министерства обороны России НПО "Сатурн" реализует программы разработки и производства газотурбинных двигателей для беспилотных летательных аппаратов, а также двигателей для силовых установок кораблей ВМФ. Ну и так далее. Только список разработок займет несколько страниц.
Понятно, что современный рынок предъявляет жесткие требования к срокам и стоимости проектирования новых авиационных двигателей. Для удовлетворения этих требований необходим точный расчет параметров и моделирование конструкции на всех этапах разработки. В 2004 г., реализуя стратегию развития информационных технологий, НПО поставило перед собой цель увеличить пропускную способность имеющихся вычислительных систем в 50 раз. Поскольку применяемые при проектировании программные пакеты для технических расчетов ANSYS, CFX, CFX TASCflow и LS-DYNA могут быть использованы в вычислительных средах с высоким параллелизмом, было принято решение о создании многоузлового вычислительного кластера.
По словам директора по ИТ НПО "Сатурн" Александра Пионтковского, в соответствующем конкурсе рассматривались два основных варианта. Один из них, на основе оборудования HP, предлагался компанией TopS BI, а второй, с использованием техники IBM, - системным интегратором КРОК. Г-н Пионтковский отмечает, что по своим техническим параметрам оба варианта были практически равнозначны. Однако альянс IBM - КРОК смог предоставить лучшие финансовые условия сделки (их детали не разглашаются) и в конечном итоге одержал победу.
| Не САПР’ом единым |
Основные ИТ-задачи НПО "Сатурн" в настоящее время выглядят следующим образом: - перевод на компьютерные технологии всех научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также техпроцессов серийного производства и мероприятий по контролю качества изделий, что позволит сократить сроки создания авиадвигателя в 2-3 раза; - внедрение объемных методов моделирования со сквозными технологиями параллельного выполнения проектных, технологических, производственных и доводочных мероприятий, обеспечивающее сокращение стоимости создания авиадвигателя в 4-5 раз; - внедрение корпоративной ERP-системы; - обеспечение информационной поддержки процесса эксплуатации изделий. Уже сейчас в НПО "Сатурн" создана современная телекоммуникационная инфраструктура, объединяющая все производственные площадки в Рыбинске и Москве. В корпоративную вычислительную сеть объединения включено более 3500 компьютеров. На базе современных информационных технологий внедрен безбумажный документооборот. Web-cайт НПО "Сатурн" отличается информативностью и продуманностью дизайна. |
Реализация решения по созданию многоузлового вычислительного кластера предполагала проведение предварительного исследования вариантов внедрения системы с целью выбора наилучшей архитектуры. Поэтому на первом этапе проекта группа специалистов НПО "Сатурн" и компании КРОК, российские и зарубежные специалисты IBM при участии компании Intel организовали предпроектное тестирование вычислительного комплекса. В частности, был проведен тестовый запуск используемых программных пакетов на вычислительных системах различной архитектуры в Центре компетенции IBM в Монпелье (Франция). В процессе исследования рассматривались кластеры для параллельных вычислений на базе серверов IBM eServer xSeries и вычислительные SMP-системы архитектуры IBM eServer p5.
В рамках основных этапов проекта специалисты КРОКа и IBM выполнили поставку всех компонентов кластера, провели работы по монтажу системы, инсталляции операционной системы Linux, настройке вычислительных узлов и программного обеспечения IBM CSM и GPFS. Кроме того, КРОК выполнил работы по развертыванию иерархической системы хранения данных и системы резервного копирования. В рамках подготовки к запуску кластера в опытную эксплуатацию сотрудники НПО "Сатурн" прошли обучение по системе управления данными в учебном центре IBM. В июне - июле нынешнего года были завершены все основные этапы проекта. В августе закончена тонкая настройка кластера и начата его опытная эксплуатация.
Александр Пионтковский:
"Мы планируем и дальше наращивать
производительность наших вычислительных систем"
Кластер (его масса вместе с инженерными системами составляет 2400 кг) установлен в Рыбинском конструкторском бюро НПО "Сатурн". Он включает 64 узла IBM eServer xSeries 336 с двумя процессорами Intel Xeon с технологией Intel EM64T и два мастер-узла IBM eServer xSeries 455 на базе четырех процессоров Intel Itanium 2. В качестве межузлового соединения используется оборудование стандарта Infiniband, которое обеспечивает низкую задержку при передаче сообщений между узлами. Доступ к данным выполняется с помощью параллельной файловой системы General Parallel File System (GPFS), созданной IBM специально для работы в вычислительных кластерах. Инструментом управления кластером служит ПО IBM Cluster Systems Management (CSM).
Заместитель генерального директора компании КРОК Иван Рубцов отмечает, что согласно требованию заказчика в состав комплекса (его общая стоимость - около 1 млн. долл.) входит система хранения данных. Она построена по иерархическому принципу и состоит из трех уровней разной производительности и емкости. В качестве уровня наибольшей производительности используется дисковый массив IBM TotalStorage DS400 емкостью 2 Тб. Второй уровень, промежуточной производительности, реализован на дисковом массиве IBM TotalStorage DS4100 емкостью 4 Тб. Для хранения редко используемых файлов применяется третий уровень на базе ленточной библиотеки IBM 3583 с четырьмя приводами LTO2. Все эти устройства имеют интерфейс Fibre Channel и объединены в резервированную сеть хранения данных (SAN). В качестве ПО для организации иерархического хранилища используется HSM-решение IBM Tivoli Storage Manager for Space Management (HSM - Hierarchical Storage Management, иерархическое управление системой памяти). С помощью Tivoli Storage Manager обеспечивается резервное копирование данных на ленточную библиотеку IBM 3583.
Производительность установленного в НПО "Сатурн" кластера
можно увеличивать до 10 Тфлопс
Компания КРОК также спроектировала и реализовала необходимый инженерный комплекс, который включает систему кондиционирования и систему энергоснабжения. Специалисты IBM отмечают, что данный кластер можно модернизировать до пиковой мощности в 10 Тфлопс. Но и при существующей мощности (достигнутая производительность данного вычислительного кластера на тесте LINPACK составляет 768, а пиковая - 922 Гфлопс) эта система уже вышла на первое место среди подобных комплексов, установленных на российских промышленных предприятиях, и на третье место в рейтинге суперкомпьютеров Top50 по СНГ.
Кроме того, в компаниях КРОК и IBM благодаря проекту, запущенному в НПО "Сатурн", накоплен уникальный опыт по настройке вычислительных кластеров и созданию иерархических систем хранения данных под Linux. Главная сложность проекта заключалась в обеспечении совместимости выбранной версии Linux с различными компонентами решения, в частности с драйверами аппаратных средств, а также в необходимости учитывать особенности тех или иных программных продуктов.
А что выиграл "Сатурн"? Разумеется, авиадвигатели не стали проектироваться в 50 раз быстрее. Да такая задача и не ставилась. Заместитель директора НПО по ИТ, руководитель проекта по созданию кластера Юрий Зеленков отмечает, что целью повышения производительности используемых в объединении систем проведения технических расчетов является возможность рассмотрения в единицу времени на порядок большего количества вариантов решений поставленных задач и, как следствие, выбора из них самого оптимального и конкурентоспособного (по совокупности критериев). К слову: авиационный газотурбинный двигатель - одно из самых сложных и дорогостоящих (в пересчете на килограмм веса) механических творений рук человеческих. По данным НПО "Сатурн", один килограмм такого двигателя стоит примерно 3000 долл. Для сравнения: у автомобилей, вычислительных кластеров и истребителей эти показатели составляют 25, 400 и 1000 долл.
