IBM Power Systems S822LC як основа корпоративних IT

Power Systems − лінійка серверів на основі IBM Power Architecture. У жовтні 2015 р. в цій лінійці вийшли Linux-моделі S812LC і S822LC з процесорами POWER8. У вересні поточного року вони були модифіковані і на сьогоднішній день є одними з найбільш бажаних серверів для підприємств середнього бізнесу, − по поєднанню форм-фактора, масштабованості, універсальності і ціни.



За минулий рік інтерес потенційних замовників до S8xxLC істотно зріс, у пресі з'явилася велика кількість публікацій, що описують проекти з цими серверами і досить добре визначилися найбільш переважні області застосування для них. Сервери S812LC і S822LC останньої модифікації вказані як новітні в загальному списку серверів лінійки Power Systems, яка налічує понад 30 базових конфігурацій.

Перший погляд на S812LC і S822LC

Три нові моделі лінійки серверів IBM Power Systems − S812LC, «S822LC for Big Data» і « S822LC for High Performance Computing»

Всі сервери призначені для роботи під управлінням ОС Linux. Молодша модель, S812LC орієнтована на робочі навантаження, що потребують великих обсягів пам'яті і пристроїв зберігання даних. У ній застосований один десятиядерный процесор POWER8. Типові застосування середньої моделі, «S822LC for Big Data», − завдання Hadoop і Spark.

Найбільш потужна модель, «S822LC for HPC», розроблена для комерційних обчислень, − таких, як обробка транзакцій онлайн. В ній типово використовується 20 обчислювальних ядер, 1 TB RAM і реалізована смуга пропускання пам'яті 230 ГБ/с. В неї також додано два акселератора NVIDIA Tesla K80 GPU з масовим паралелізмом обробки даних (massively parallel processing).

Всі сервери побудовані на основі IBM OpenPOWER Architecture, − прямої спадкоємиці архітектури PowerPC, яка вдосконалювалася протягом двох десятиліть безперервних наукових досліджень. Основною метою розробки було підвищення продуктивності в широкому діапазоні застосувань.

У 2013 р. було засновано співтовариство OpenPOWER Foundation. В його рамках IBM відкрила багато специфікації для його членів, − від дизайну чіпсетів до мікропрограмного рівня (firmware) та основних утиліт.

В результаті зацікавлені розробники змогли глибоко дослідити можливості системи. Багато з них (Mellanox, NVIDIA і інші) після цього зробили важливі доповнення до платформи, які розширюють її можливості і підвищують продуктивність.


Сервери S8xxLC являють собою результат співпраці багатьох провідних розробників і виробників апаратних і програмних засобів.

Фактично IBM Power Systems створили цілу нішу в комерційної індустрії UNIX. З цим портфелем серверів IBM сподівається зайняти лідируюче положення в аналітиці реального часу і хмарних обчисленнях, − тобто, в областях, які в основному пов'язані зі стеками ПЗ для Linux.

ОС Linux виявилася надзвичайно підходить для областей, в яких основними вимогами є ефективна віртуалізація і побудова безпечної мережі. У той же час вимоги сьогоднішніх обчислювальних завдань високого рівня, які виконуються в реальному часі вже часто перевищують можливості масово випускаються серверів, заснованих на технології Intel.

Датацентри помітно переміщуються від пакетної обробки даних до складної аналітики в реальному часі, відповідно вимагаючи нових обчислювальних моделей. Це в значній мірі відноситься до open source проектах, таким, як і Apache Hadoop Spark. Зрозуміло, деяка оптимізація можлива в межах шару, але продуктивність, в кінцевому рахунку, залежить від використовуваних апаратних засобів.

Сервер IBM POWER Systems S822LC

Встановлення серверного модуля S822LC висотою 2U в 19-дюймову стійку

Таке рішення добре підходить для клієнтів, які потребують великої масштабованої обчислювальної потужності. Воно дозволяє одночасно збільшити щільність робочого навантаження і зменшити вимоги до площі розміщення.

В рамках модульної конструкції можуть працювати від одного до сотень серверів. Модель S822LC проста для замовлення і має дуже перспективну дорожню карту у використанні графічних процесорів (GPU) для прискорення обчислень.

Конструкція Power System S822LC

Вигляд передньої панелі сервера і индикаторно-керуючої області (зліва внизу)


Вигляд задньої панелі сервера з роз'ємами зовнішніх з'єднань і джерелами живлення


Розташування основних елементів сервера всередині корпусу

Конфігурація Power System S822LC
— Процесори IBM POWER8, стандартно працюють на частоті 2,92 або 3,32 ГГц, 8 або 10 повністю активованими ядрами
— До 1024 ГБ оперативної пам'яті
— П'ять слотів PCIe Gen3, два з яких підтримують тільки GPU
— Два жорстких диска з інтерфейсом SATA на 1 TB, 7200 об/хв, або два SATA SSD накопичувача на 480 (або 960) ГБ
— Два Compute Intensive Accelerator GPU K80
— Один фронтальний порт USB 2.0 і один задній порт USB 3.0
— Два джерела живлення
— 19-дюймове стоечное виконання висотою 2U
— Операційні системи:
Ubuntu Server 14.04.5 LTS
Ubuntu Server 16.04.1 LTS
Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 7.2

Додатково до високої «сирої» продуктивності сервера, в рішеннях для роботи з даними (data-centric systems) і визначається ЗА інфраструктурою (software-defined infrastructure) використовуються також спеціально оптимізовані програми.

Додатково до базових можливостей може використовуватися open source інструментальне засіб для управління кластерами Extreme Cloud Administration Toolkit (xCAT). Версія xCAT 2.11.0 доступна на Github. Open Firmware Power Abstraction Layer (OPAL) забезпечує незалежні шари ПО гіпервізора і ОЗ, дозволяючи автоматично виявляти і виправляти помилки.

Нові сервери на POWER8 з NVLink
Незабаром після розкриття деталей процесора нового покоління POWER9, який буде доступний в 2017 р., IBM на початку вересня поточного року анонсувала три нових Linux-сервера з POWER8 і з'єднанням NVIDIA NVLink.


В конфігураціях з новим процесором POWER9 нові сервери IBM POWER Systems отримувати також і нові, більш потужні засоби NVLink

Сервер «Power S822LC for High Performance Computing» (відомий також по кодовому його назві проекту − «Minsky») використовує новий процесор (POWER8 з NVLink) для з'єднання з графічним процесором P100 Pascal, новим та найбільш продуктивним GPU від NVIDIA.

Інші сервери − базова модель Power S821LC і «Power S822LC for Big Data» − також можуть з'єднуватися з GPU NVIDIA K80 або P100, але через інтерфейс PCIe. Вони оснащені інтерфейсом IBM Coherent Accelerator Interface Processor (CAPI) для з'єднання з флеш-накопичувачами і FPGA (Field-Programmable Gate Array).

Віце-президент підрозділу IBM High Performance Computing and Analytics Суміт Гупта (Sumit Gupta) отметил, що нові сервери є доказом того, що IBM продовжує працювати в області високопродуктивних обчислень, оскільки аналітика великих даних і когнітивні обчислення швидко займають одне з центральних місць у корпоративних IT.

Згідно з даними IBM, сервер S822LC з NVLink, виконаному на «кремниевом рівні», дозволяє передавати дані в п'ять разів швидше, ніж це відбувається в порівнянних x86 системах. Це також суттєво знижує складність для використання GPU у високопродуктивних обчисленнях.

Використання технології NVLink у типовій двопроцесорною конфігурацією сервера S822LC.

S822LC − перша система на POWER8, що поставляється з NVLink. До сих пір обмеження раніше застосовуваного інтерфейсу PCIe x16 Gen3 були вузьким місцем в обміні даними між центральним процесором і GPU. NVLink також істотно полегшує програмування, оскільки всі дані тепер знаходяться в загальному просторі системної пам'яті.

Новий POWER8 з вбудованим процесором NVLink має 10 ядер, що працюють на частоті до 3,26 ГГц. Процесори POWER8 в цьому сервері мають більш широку смугу пропускання пам'яті, ніж процесори x86 (до 115 ГБ/с) і можуть мати до половини терабайта системної пам'яті на гніздо.

Оскільки POWER8 має великий внутрішній кеш, це разом з більш швидкими ядрами і широкою смугою пропускання каналу пам'яті значно збільшує продуктивність додатків, що вимагають великої обчислювальної потужності.

Новий графічний прискорювач NVIDIA Tesla P100 прискорює обчислення з плаваючою комою, забезпечуючи продуктивність до 21 терафлопс. Він включає 16 ГБ стекової пам'яті HBM2 і має смугу пропускання 720 ГБ/с.

Позиціонування серверів S82x for Linux
Конфігуровані в добре масштабовані Linux кластери, Power Systems пропонують високу продуктивність для великих робочих навантажень, таких як розрахунки, пов'язані з ДНК людини (геноміка), фінанси, обчислювальна хімія, нафтові і газові дослідження, аналітика даних і багато інші напрямки.

В Big Data та аналітики все більшу роль починають грати когнітивні системи. Більш ранні апаратно-програмні комплекси були в змозі виявляти певні зразки (patterns) в даних, аналізуючи звичайні числові відносини або послідовності. Але вони не могли виділити значимі дані, капсульовані в межах природної мови − у тексті, відео або аудіо.

Щоб виявити їх і залучити до аналізу ситуації і вироблення обгрунтованого рішення, когнітивні системи використовують обробку природної мови (natural language processing) і машинне навчання (machine learning). Наприклад, система може бути налаштована таким чином, щоб виявити ранні ознаки епідемії хвороби на основі моніторингу соціальних мереж, і т. д.

Когнітивні системи аналізують у тому числі неструктуровані дані, що істотно знижує рівень незначимого «шуму», очищення даних від якого часто поглинає більшість часу аналітиків.

Однак, при більш глибокому рівні аналізу і здібності «проникнення в суть», когнітивні системи, як правило, виявляються дорожче звичайних коштів. Інтенсивна обробка даних вимагає великої обчислювальної потужності, а аналітика в режимі реального часу − інфраструктури, оптимізованої для максимальної швидкості.

Одним з перших клієнтів IBM, які почали використовувати Linux на архітектурі Power Systems, була компанія Allegiant Air. Вона займалася аналізом поведінки споживачів в реальному часі, а її метою було безпосереднє генерування індивідуальних пропозицій для відвідувачів торгового веб-сайту, що збільшувало обсяги продажів.

В даному розділі наведені деякі найбільш часто використовувані рішення і сервіси IBM для підприємств середнього масштабу, реалізовані на основі серверів лінійки POWER Systems. Вони надають фірмам нові можливості для активізації їх діяльності, залишаючись при цьому в рамках обмеженого IT бюджету.

Мобільність. Рішення Worklight on Power реалізує платформу для мобільних додатків, яка дозволяє прискорити їх розробку і забезпечити управління ними. Це дає можливість клієнтам відносно нескладно розширити їх бізнес, додавши в свою екосистему мобільні пристрої.

Платформа включає повну середовище розробки, ПО проміжного шару для оптимізації часу виконання (mobile-optimized runtime middleware), бібліотеку комерційних корпоративних додатків, а також консоль інтегрованого управління та аналітики.

Хмара. «IBM Power Systems Solution Edition for Scale-Out Cloud» − недорога хмарна платформа з високою продуктивністю і великою смугою пропускання. Вона поєднує переваги технології POWER8 з гнучкістю open source гіпервізора і широкими можливостями засобів управління віртуалізацією.

Hadoop. Платформа Power Systems оптимізована для спрощення і прискорення аналітики великих даних. Вона забезпечує інфраструктуру для швидкої обробки великих даних. Це прискорює повернення інвестицій (Return On Investment, ROI), в тому числі за рахунок простого розгортання, використання, управління та підтримки систем управління великими даними…

Платформа має кращі характеристики, ніж інші зіставні рішення для Hadoop і забезпечує кращу надійність і гнучкість, з меншою кількістю збоїв і меншою кількістю проблем часу виконання.

Інші варіанти і приклади використання серверів можна знайти на тут.

Типовий склад рішення
— Power Systems для ОС Linux плюс SAS система зберігання DCS3700
— Керуюче ПЗ і скриптовое засіб інсталяції IBM Platform Cluster Manager
— Прикладне ПЗ для Linux on Power − IBM InfoSphere BigInsights, IBM Platform Symphony Advanced Edition (accelerated MapReduce) і IBM GPFSTM

Висновок
Сервери лінійки Power Systems S8xxLC спочатку орієнтовані на високорівневий ринок апаратно-програмних рішень для бізнесу. Разом з тим, це не означає, що невеликі сайти і додатки не можуть витягти для себе користь від їх застосування.

Наприклад, хмарні провайдери, які перейдуть на нові сервери IBM, забезпечать клієнтам більш швидку обробку даних за меншими цінами. «Важкі» Web-додатки, в свою чергу, отримають більшу обчислювальну потужність і більш багату функціональність API.

Можна сказати, що значне збільшення обчислювальної потужності, доступної в нових серверах IBM, відкриває нові можливості для Linux спільноти в цілому, − і ми можемо очікувати ще більше інновацій у високопродуктивних обчисленнях реального часу.

Додаткова інформація
1. Implementing an IBM High-Performance Computing System on IBM Power System 822LC IBM Redbooks Publication

2. High performance computing (HPC) and technical computing solutions

3. IBM PowerSystems Home Page
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.