Clúster Máquinas de Computación Cálculo científico

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1 Clúster Máquinas de Computación Cálculo científico

2 Queremos celebrar con usted nuestro 21 aniversario. Sistemas Informáticos Europeos ha ido recorriendo un largo camino, hasta llegar a la especialización y conocimiento que tiene actualmente de los clústeres y máquinas de cálculo paralelo. Pero además esta tecnología conocida genéricamente como HPC, ha sido aplicada específicamente al campo de la Investigación científica, que tiene unos requerimientos muy concretos, diferentes a lo que se necesita en otras disciplinas. Gracias a nuestro acuerdo de I+D con el Instituto Rocasolano del CSIC, además de todo el retorno de experiencias que ustedes nos han reportado y las mejoras realizadas en el tiempo, hemos podido llegar a este momento. Hoy en día, cientos de científicos calculan con nuestros clústeres y máquinas, no sólo desde España sino en muchos casos en remoto desde otras partes del mundo. Decenas de Universidades y Centros de Cálculo tanto públicos como privados, utilizan diariamente nuestros sistemas, que les permiten avanzar en el campo de la Investigación. Sistemas Informáticos Europeos se siente modestamente orgullosa de haber contribuido con sus desarrollos de plataforma abierta sobre Linux a todo ello. Todos los sistemas que podrán encontrar en este catálogo tienen 3 años de garantía in situ. Esto, unido al hecho de no tener que pagar licencias y a los bajos costes de mantenimiento, permite al Investigador calcular durante la vida útil de nuestros equipos sin hacer inversiones adicionales. Por todo esto, podemos asegurarle, que si lo que usted busca es aprovechar el tiempo de cálculo lo mejor posible, reducir al mínimo los problemas y los costes de propiedad, los equipos Sie Ladón constituyen actualmente una de las mejores opciones en relación calidad-precio.

3 PROYECTOS La mejor garantía de nuestra empresa, a parte de los años de experiencia, es la cantidad de Universidades, CSIC, Centros Privados de Investigación y Laboratorios que disponen de nuestros clústeres. Aquí mostramos la mayoría de ellos. La satisfacción de nuestros clientes está contrastada y se basa en la dedicación que Sistemas Informáticos Europeos tiene como expertos en clúster y máquinas de cálculo paralelo. Queremos agradecer toda la confianza que nos han demostrado estos clientes desde 1999, ya que sin ellos habría sido imposible llegar hasta aquí. Su dedicación, intercambio de ideas y trabajo, junto a una estrecha colaboración con nuestro departamento técnico, han dado lugar al nivel tecnológico que actualmente tienen nuestros clústeres.

4 Nuestros nodos cumplen criterios de sostenibilidad 1º Los nodos cada vez ocupan menos. En estos 12 años dedicados a cálculo científico, MEMORIA DISTRIBUIDA VERSUS MEMORIA COMPARTIDA Nodos que ocupan y consumen menos, con reducción del espacio y garantizando la temperatura de funcionamiento hemos ido reduciendo el tamaño de los nodos de 4 u, 2 u, 1 u, hasta llegar a media U. Esto nos permite incorporar más nodos en un mismo rack, con el consiguiente ahorro de espacio. Actualmente podemos llegar a más de cores y en breve hasta cores en un solo armario. Los sistemas de memoria distribuida con clúster, son aquellos donde mediante tecnología de baja latencia por El concepto de Sistemas Informáticos de Memoria Compartida (SIMC), consiste en soluciones en que todos los 2º Economía de escala: Al tener todos los procesadores integrados en un solo sistema Sie Ladón SIMC, se producen 2º Cada vez consumen menos. Actualmente disponemos de sistemas que con una fuente de alimentación de w en punta, alimentan 4 nodos. Esto supone que tenemos consumos inferiores a 300 w, menos que un pc de sobremesa, con mucha más potencia. Además estos nuevos sistemas disponen de placas de extracción en caliente la red secundaría SAN, somos capaces de realizar procesos, que se distribuyen entre varias máquinas. Esta forma de trabajar, se usa para gestionar numerosos trabajos mediante colas Torque que se ejecutan sobre entorno MPICH o para paralelizar trabajos más grandes que necesitan manejar muchos procesadores a la vez. El sistema más novedoso a procesadores están integrados en una sola máquina. De esta forma, bien a través de interconexión HiperTransport o b i e n Q P I ( Q u i c k PathInterconnect), podemos compartir conjuntamente memoria y potencia de cálculo. Actualmente en esta tecnología aportamos soluciones de 32, 48 y 64 cores, tanto en plataforma Intel como AMD. ahorros, tanto en elementos de interconexión y rack, como de configuración y gestión posterior. 3º Compatibilidad: Algunas aplicaciones, no son capaces de paralelizar entre varios nodos, tal es el caso del conocido Gaussian. En estos entornos científicos, esta solución es la única que 3º A pesar de la reducción de espacio, se garantiza la temperatura de funcionamiento y el soporte de cálculo a máximo rendimiento 24x7. Para esto los túneles de viento internos de estos nodos y los ventiladores de refrigeración, tienen que ser de muy alta calidad. El aumento de la temperatura, lleva inmediatamente parejo la reducción de rendimiento de los procesadores en Ghz. este nivel, es el Sie Ladón X de 8 vias, un nuevo concepto: incorpora un backplane de tecnología QPI, que permite soportar 4 placas en las que se integra en cada una, dos procesadores Nehalem EX o Westmere EX. Esto supone que en una sola máquina, sin buses intermedios, podemos disponer de 64 cores, cada uno de ellos, con la mayor punta en Gflops (en breve hasta 80 cores). Esta solución plantea algunas ventajas importantes, según el entorno de cálculo paralelo en que se encuentre: 1º Facilidad de uso: Dado que no se trata de un clúster, la facilidad de gestión es mucho mayor y si el número de cores es suficiente para la solución requerida, representa una solución muy interesante para pequeños departamentos. permite usar el máximo número de cores, con este tipo de software Soluciones de 32, 48 y 64 cores, tanto en plataforma Intel como AMD

5 Los SIE Ladón M, basados en esta tecnología, son más económicos y obtienen gran rendimiento. En la actualidad, Sistemas Informáticos Europeos, diseña soluciones de 32 y 48 cores, hasta 2,6 y 2,3 Ghz respectivamente, basados en tecnología MagnyCours. En breve dispondremos de soluciones en 64 cores. Los SIE Ladón X, tienen una mayor velocidad de reloj. Los procesadores Intel Xeon Nehalem EX y Westmere EX, permiten llegar hasta los 2,93 Ghz, con consumos inferiores a los 100w. Esto permite que las aplicaciones con gran participación de enteros, se aceleren de forma espectacular. También algunos cálculos Montecarlo, aprovechan esta punta de velocidad. Sin embargo, el precio por nucleo y el consumo, resulta más elevado y por tanto, también las soluciones en las que se basan. Nuestro compromiso con la ciencia queda plasmado en diversos patrocinios y presencia en congresos que hemos realizado en los últimos cuatro años. Los más recientes son Nanospain 2011, el 75 aniversario del EdificioRockefeller, las Bienales de Físicas, QSCP-XIV, 46t EHPRG y NanoSpain Este año estamos presentes en Imaginenano 2011, un congreso que reúne a investigadores nacionales y de Europa y en el que está presente uno de los Simposium dedicado especialmente HPPC con ponentes de talla internacional.

6 Una nueva revolución El nuevo SieLadon GPU, permite usar los nuevos procesadores NVIDIA Tesla de la serie 2050 y Las limitaciones han sido suprimidas. Los nuevos procesadores (a diferencia de las series 1000), ya soportan doble precisión en los cálculos de forma nativa con rendimientos de hasta 630 Gflops, la memoria ECC incorporada es DDR5 y llega hasta los 6 GB de RAM. La revolución de la GPU Llega al cálculo científico probablemente la revolución Aplicaciones de cálculo numérico como Matlab, más grande desde el paso de los 32 a 64 bits. De hecho esta nueva tecnología ha conseguido desbancar al Jaguar, el clúster más potente del mundo. Usando procesadores GPU (GraphicProcessorUnit) llegamos a potencias nunca imaginadas hasta ahora. Mathematica y NI LabView, ya están migradas para esta tecnología. Es posible programar con los compiladores más extendidos: C, C++, Fortran, Java, Python, etc. Las librerías cada vez son más numerosas: BLAS, FFT, LAPACK, etc. El nuevo Sie Ladón GPU, permite usar los nuevos procesadores NVIDIA Tesla de la serie 2050 y Las limitaciones han sido suprimidas. Los nuevos procesadores (a diferencia de las series 1000), ya soportan doble precisión en los cálculos de forma nativa con rendimientos de hasta 630 Gflops, la memoria ECC incorporada es DDR5 y llega hasta los 6 GB de RAM. Todo esto por cada tarjeta. Los nuevos nodos SieLadon GPU, ya soportan hasta un total de 4 tarjetas, lo que permite obtener una potencia de cálculo de hasta 2,5 Tflops. Esto abre un panorama muy potente. El hecho de tener en una sola máquina, la potencia de cálculo que teníamos antes en un clúster y con menos de la décima parte de consumo y espacio, va a permitir que en los próximos años, la capacidad de nuestros sistemas crezca exponencialmente. Imagínese como científico, que Sistemas Informáticos Europeos, ya integra soluciones con estas máquinas de HPC, donde cada nodo es interconectado con los demás mediante tecnología Infiniband de 40 Gb/s, lo que permite sacar el máximo partido sin cuellos de botella. Toda esta potencia, sigue manteniendo la compatibilidad CUDA, pero en la nueva generación ha sido incrementada con la tecnología Fermi. Hasta ahora, esta tecnología no había estado muy presente en el cálculo científico por la falta de aplicaciones que la soportaran. Sin embargo, actualmente, cada vez existen más librerías y compiladores para sacarle el máximo partido. Gracías a los nodos Sie Ladón GPU enrackables en una sola 1 U y que permiten integrar dos GPU, en un solo rack, podemos albergar con tecnología GPU una potencia de cálculo de más de 45 Tflops, con un consumo inferior a 50 KW. Imagínese que solo hace un año, con tecnología CPU, necesitábamos una sala entera y varias cabeas para respaldar esta potencia. El beneficio ecológico de esta tecnología es muy considerable y sin embargo, rivaliza en prestaciones con máquinas del top 500.

7 El éxito de los equipos Sie Ladón se basa en la experiencia que nos han transmitido nuestros clientes. Esto conjuntamente con el acuerdo de I+D con el Instituto Rocasolano, nos ha permitido desarrollar sistemas que han fortalecido nuestros clústeres y máquinas de cálculo que ofrecemos. Todos ellos están basados sobre código abierto Linux y plataformas estándar, lo que permite reducir a los investigadores los costes de propiedad. Entre ellos cabe destacar: GM2 La solución de GM2 sobre Gigabit ha sido el último desarrollo de I+D entre el CSIC y los ingenieros de Sistemas Informáticos Europeos. Basado todo el sobre plataforma SISTEMAS DE CONTROL SIE NETEMPERATURE Basado en un pequeño dispositivo hardware, que dispone de una sonda de temperatura independiente del propio cluster, se establecen dos niveles de alerta: Nivel A: Puesto que el clúster no debe superar los 25º C, cuando llega a esta temperatura, que se considera anormal en una sala refrigerada, el sistema avisa mediante o sms al operador de esta subida. El sistema no se detiene. Nivel B: Si llega a los 35º C, el servidor lanza a los nodos un script de apagado. Pasados unos minutos, se apaga a sí mismo, dejando un log de la temperatura máxima alcanzada. De esta forma se salvaguarda la integridad del CONECTIVIDAD CLUSTER Los clústeres SIE utilizan dos redes independientes e internas, una para datos y otra para cálculos (mejorando así el rendimiento en cálculos paralelos). En la red de datos se usa tecnología Gigabit para obtener buen rendimiento en el volumen de datos a mover. En la red de cálculo, hemos implementado dos tecnologías dependiendo de las necesidades del cliente: GESTIÓN REMOTA IPMI La gestión remota del cluster y NAS mediante alertas por y KVM over LAN, permiten actuaciones proactivas antes de que se produzca la avería y caída del sistema. SIE entrega sin costo adicional para el cliente, un ingenieros han comprobado que este sistema es ideal para la paralelización entre 3-4 nodos, que para muchos investigadores es suficiente. Además, esta solución es muy interesante para muchos departamentos que tienen acceso a centros de supercomputación y para los cuales ya tienen desarrollados programas para tecnología Myrinet. Este protocolo reduce el tiempo de latencia a 5-6 milisegundos frente a los 60 ms del protocolo TCP/IP, permitiendo usar la paralelización basada en MPICH con la solución de colas Torque que implementamos. INFINIBAND Sistemas Informáticos Europeos suministra la tecnología Infiniband abierta y libre de royalties, permite usar a los investigadores redes de baja latencia a coste cero. Basado en el Myricom's Myrinet Express protocol, permite que todas las API implementadas sobre los sistemas Myrinet de hardware propietario, puedan ser usadas sobre esta plataforma Gigabit utilizada en los sistemas SIE Ladón y sobre las tarjetas 10G que nuestra empresa comercializa. Proporciona alto rendimiento de paso de mensajes y compatibilidad MPI, sin costes hardware adicionales. Las pruebas realizas por nuestra empresa demuestran que el protocolo Open-Mx obtiene un gran rendimiento sobre redes 10G, pero sobre redes 1000 Mbps, solo es adecuado para paralelizar entre un máximo de 4 nodos, lo que le hace ideo para clúster pequeños. sistema hasta que sea arrancado software de gestión que permite de IV generación, con anchos de 20 por un operador, no produciéndose desde máquinas Windows y Linux y 40 Gb/s en modo 4x, 8x y 12x, ninguna pérdida de datos en los gestionar más de 200 nodos, con compatible con la anterior de 10 cálculos que se encontraba 20 sesiones concurrentes de Gb/s. Actualmente es el sistema de realizando. monitorización. mayor ancho de banda y líder en El sistema es autónomo con cálculo científico. Aporta tiempos acceso mediante una IP. Se puede PROTOCOLO GM2 (Myrinet) teóricos de latencia de 160ns; los gestionar vía web o integrado en sobre Gigabit reales están en torno a los 4-5 ms. una consola de alertas SNMP. Este Hemos realizado una Este sistema de intercomunicación, sistema se ideó porque nuestros implementación sobre código pensado principalmente para ingenieros descubrieron que en la abierto, que nos permite usar el clústeres de mediano y gran mayoría de los casos, al irse la luz, protocolo de baja latencia GM2 tamaño, nos permite ofertar los servidores seguían sobre hardware Gigabit y 10 soluciones de gama alta de 36 a funcionando normalmente, gracias Gigabit. Esta solución es ideal para 648 puertos. a las SAI. No así, los sistemas de pequeños sistemas HPC, dado que aire acondicionado; además al no incrementamos el coste de restituirse la energía eléctrica, no propiedad, que supone la son rearmados de forma adquisición de hardware de redes automática. Adicionalmente las de baja latencia. Nuestros averías en aires acondicionados son mucho más habituales que en los sistemas de alta tecnología

8 Clúster Sistemas de almacenamiento Cálculo científico SIE LADON MEGASTORE III Sucesor de los modelos Megastore anteriores y con cada vez más capacidad y velocidad de acceso, soluciona el problema de muchos departamentos que necesitan almacenan una ingente cantidad de datos, al realizar sus cálculos matemáticos. Estos datos, deben mantenerse seguros y accesibles en repositorios de acceso común. Los clústeres están diseñados para mantener y almacenar los datos mientras se realizan los cálculos matemáticos, pero no para almacenamiento histórico, a donde tendrán que acceder con seguridad y comodidad distintas personas del grupo de investigación. Sistemas Informáticos Europeos ha desarrollado sistemas que permiten un almacenamiento masivo de datos, controlando el acceso a ellos y garantizando que no haya pérdida de datos. Nuestra compañía ofrece como tope de gama el SIE LADÓN MEGASTORE III. Se trata de una solución que parte de una configuración de solo 2 U y 20 TB hasta 628 TB. Esta solución permite gran seguridad dado que implementa RAID 6 o RAID 5 +Hotspare. Con las tecnologías SAS II y SATA II a 6 GB/s, así como los discos duros de estado sólido, hemos aumentado aun más la velocidad y reducido el consumo. Estos sistemas permiten comportarse simultáneamente cómo NAS e i-scsi de forma concurrente sin pérdida de rendimiento. De serie equipan 2 interfaces Gigabit, pero pueden ser añadidos hasta un total de 5, incorporando tecnologías de Fiber-Channel, 10 Gigabit cobre, 10 Gigabit fibra y / o Infiniband (IPoIB). La implementación TCP/IP sobre esta tecnología, es muy interesante, pues permite integrar nuestros Megastore, en entornos donde ya hay redes Infiniband para cálculo científico con una inversión mínima. IPoIB aporta un rendimiento estimado de 20 Gb/s sobre Infiniscale IV de 40 Gb/s. VENTAJAS TECNICAS Interface Web de manejo sencillo e intuitivo, que no exige la necesidad de conocimiento Linux avanzados. Nueva implementación de sistema operativo sobre disco de estado sólido que mejora mucho el rendimiento. Nuevo sistema de actualizaciones on line, sin pérdida de servicio. Replicación de volúmenes con posibilidad de creación de SnapShot dentro del propio sistema. Soporta múltiples interface de red simultaneas. Seguridad IP-SEC, para comunicaciones encriptadas. Adaptive Load Balancing (ALB) y adapter Fault Tolerance ( AFT) sobre las dos tarjetas Gigabit que implementa de serie. Tareas automatizadas y programadas (incluso de apagado de sistema). Perfecta integración con SAI s del fabricante APC. Utilidades de backup para hacer copias programadas de los volúmenes i-scsi y NAS. Soporta el uso de multi CPUs mediante programación de tramas que mejoran los procesos de backup, reduplicado, reconstrucción, asignación, etc (hasta 32 cores) Nuevos servicios entre varios NAS como son: Clustering (sobre switch dedicado), Data Replication (programado en horas valle en redes Campus) y Volume Replication (soporta servicio sobre Internet) Tecnología SMART de autocorrección de errores en tiempo real. Aviso en caso de fallo grave mediante , tanto el cliente como nuestra compañía para realizar tareas preventivas. Distinto nivel de derechos de gestión para diversos administradores del sistema. Gestión del sistema que permite mediante varias pulsaciones: reseteo del password de administrador, reseteo de la IP, apagado ordenado, etc, siempre sin pérdida de datos. Garantía de 3 años in situ de serie con respuesta día siguiente.