Power Systems ? линейка серверов на основе IBM Power Architecture. В октябре 2015 г. в этой линейке вышли Linux-модели S812LC и S822LC с процессорами POWER8. В сентябре текущего года они были модифицированы и на сегодняшний день являются одними из наиболее предпочтительных серверов для предприятий среднего бизнеса, ? по сочетанию форм-фактора, масштабируемости, универсальности и цены.



За прошедший год интерес потенциальных заказчиков к S8xxLC существенно возрос, в печати появилось большое количество публикаций, описывающих проекты с этими серверами и достаточно хорошо определились наиболее предпочтительные области применения для них. Серверы S812LC и S822LC последней модификации указаны как новейшие в общем списке серверов линейки Power Systems, которая насчитывает более 30 базовых конфигураций.

Первый взгляд на S812LC и S822LC

Три новых модели серверов линейки IBM Power Systems ? S812LC, «S822LC for Big Data» и « S822LC for High Performance Computing»

Все серверы изначально предназначены для работы под управлением ОС Linux. Младшая модель, S812LC ориентирована на рабочие нагрузки, требующие больших объемов памяти и устройств хранения данных. В ней применен один десятиядерный процессор POWER8. Типичные применения средней модели, «S822LC for Big Data», ? задачи Hadoop и Spark.

Наиболее мощная модель, «S822LC for HPC», разработана для коммерческих вычислений, ? таких, как обработка транзакций онлайн. В ней типично используется 20 вычислительных ядер, 1 TB RAM и реализована полоса пропускания памяти 230 ГБ/с. В нее также добавлены два акселератора NVIDIA Tesla K80 GPU с массовым параллелизмом обработки данных (massively parallel processing).

Все серверы построены на основе IBM OpenPOWER Architecture, ? прямой наследнице архитектуры PowerPC, которая совершенствовалась в течение двух десятилетий непрерывных научных исследований. Основной целью разработки было повышение производительности в широком диапазоне приложений.

В 2013 г. было учреждено сообщество OpenPOWER Foundation. В его рамках IBM открыла многие спецификации для его членов, ? от дизайна чипсетов до микропрограммного уровня (firmware) и основных утилит.

В результате заинтересованные разработчики смогли глубоко исследовать возможности системы. Многие из них (Mellanox, NVIDIA и другие) после этого сделали важные дополнения к платформе, расширяющие ее возможности и повышающие производительность.


Серверы S8xxLC представляют собой результат сотрудничества многих ведущих разработчиков и производителей аппаратных и программных средств.

Фактически IBM Power Systems создали целую нишу в коммерческой индустрии UNIX. С этим портфелем серверов IBM надеется занять лидирующее положение в аналитике реального времени и облачных вычислениях, ? т.е., в областях, которые в основном связаны со стеками ПО для Linux.

ОС Linux оказалась чрезвычайно подходящей для областей, в которых основными требованиями являются эффективная виртуализация и построение безопасной сети. В то же время требования сегодняшних вычислительных задач высокого уровня, выполняемых в реальном времени уже часто превышают возможности массово выпускаемых серверов, основанных на технологиях Intel.

Датацентры заметно перемещаются от пакетной обработки данных к сложной аналитике в реальном времени, соответственно требуя новых вычислительных моделей. Это в значительной степени относится к open source проектам, таким, как Hadoop и Apache Spark. Разумеется, некоторая оптимизация возможна в пределах слоя ПО, но производительность, в конечном счете, зависит от используемых аппаратных средств.

Сервер IBM POWER Systems S822LC

Установка серверного модуля S822LC высотой 2U в 19-дюймовую стойку

Такое решение хорошо подходит для клиентов, которые нуждаются в большой масштабируемой вычислительной мощности. Оно позволяет одновременно увеличить плотность рабочей нагрузки и уменьшить требования к площади размещения.

В рамках модульной конструкции могут работать от одного до сотен серверов. Модель S822LC проста для заказа и имеет очень перспективную дорожную карту в использовании графических процессоров (GPU) для ускорения вычислений.

Конструкция Power System S822LC

Вид передней панели сервера и индикаторно-управляющей области (слева внизу)


Вид задней панели сервера с разъемами внешних соединений и источниками питания


Расположение основных элементов сервера внутри корпуса

Конфигурация Power System S822LC

— Процессоры IBM POWER8, стандартно работающие на частоте 2,92 или 3,32 ГГц, с 8 или 10 полностью активированными ядрами
— До 1024 ГБ оперативной памяти
— Пять слотов PCIe Gen3, два из которых поддерживают только GPU
— Два жестких диска с интерфейсом SATA на 1 TB, 7200 об/мин, или два SSD SATA накопителя на 480 (или 960) ГБ
— Два Compute Intensive Accelerator GPU K80
— Один передний порт USB 2.0 и один задний порт USB 3.0
— Два источника питания
— 19-дюймовое стоечное исполнение высотой 2U
— Операционные системы:
Ubuntu Server 14.04.5 LTS
Ubuntu Server 16.04.1 LTS
Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 7.2

Дополнительно к высокой «сырой» производительности сервера, в решениях для работы с данными (data-centric systems) и определяемой ПО инфраструктурой (software-defined infrastructure) используются также специально оптимизированные приложения.

Дополнительно к базовым возможностям может использоваться open source инструментальное средство для управления кластерами Extreme Cloud Administration Toolkit (xCAT). Версия xCAT 2.11.0 доступна на Github. Firmware Open Power Abstraction Layer (OPAL) обеспечивает независимые слои ПО гипервизора и ОС, позволяя автоматически обнаруживать и исправлять ошибки.

Новые серверы на POWER8 с NVLink

Вскоре после раскрытия деталей процессора нового поколения POWER9, который будет доступен в 2017 г., IBM в начале сентября текущего года анонсировала три новых Linux-сервера с POWER8 и соединением NVIDIA NVLink.


В конфигурациях с новым процессором POWER9 новые серверы IBM POWER Systems получать также и новые, более мощные средства NVLink

Сервер «Power S822LC for High Performance Computing» (известный также по кодовому названию его проекта ? «Minsky») использует новый процессор (POWER8 с NVLink) для соединения с графическим процессором P100 Pascal, новым и наиболее производительным GPU от NVIDIA.

Другие серверы ? базовая модель Power S821LC и «Power S822LC for Big Data» ? также могут соединяться с GPU NVIDIA K80 или P100, но через интерфейс PCIe. Они оснащены интерфейсом IBM Coherent Accelerator Processor Interface (CAPI) для соединения с флеш-накопителями и FPGA (Field-Programmable Gate Array).

Вице-президент подразделения IBM High Performance Computing and Analytics Сумит Гупта (Sumit Gupta) отметил, что новые серверы являются доказательством того, что IBM продолжает работать в области высокопроизводительных вычислений, поскольку аналитика больших данных и когнитивные вычисления быстро занимают одно из центральных мест в корпоративных IT.

Согласно данным IBM, сервер S822LC с NVLink, выполненном на «кремниевом уровне», позволяет передавать данные в пять раз быстрее, чем это происходит в сопоставимых x86 системах. Это также существенно снижает сложность ПО для использования GPU в высокопроизводительных вычислениях.

Использование технологии NVLink в типовой двухпроцессорной конфигурации сервера S822LC.

S822LC ? первая система на POWER8, поставляемая с NVLink. До сих пор ограничения ранее применяемого интерфейса PCIe x16 Gen3 были узким местом в обмене данными между центральным процессором и GPU. NVLink также существенно облегчает программирование, поскольку все данные теперь находятся в общем пространстве системной памяти.

Новый POWER8 со встроенным процессором NVLink имеет 10 ядер, работающих на частоте до 3,26 ГГц. Процессоры POWER8 в этом сервере имеют более широкую полосу пропускания памяти, чем процессоры x86 (до 115 ГБ/с) и могут иметь до половины терабайта системной памяти на гнездо.

Поскольку POWER8 имеет большой внутренний кэш, это вместе с более быстрыми ядрами и широкой полосой пропускания канала памяти значительно увеличивает производительность пользовательских приложений, требующих большой вычислительной мощности.

Новый графический акселератор NVIDIA Tesla P100 ускоряет вычисления с плавающей запятой, обеспечивая производительность до 21 терафлопс. Он включает 16 ГБ стековой памяти HBM2 и имеет полосу пропускания 720 ГБ/с.

Позиционирование серверов S82x for Linux

Конфигурируемые в хорошо масштабируемые Linux кластеры, Power Systems предлагают высокую производительность для больших рабочих нагрузок, ? таких как расчеты, связанные с ДНК человека (геномика), финансы, вычислительная химия, нефтяные и газовые исследования, аналитика данных и многие другие направления.

В Big Data и аналитике все большую роль начинают играть когнитивные системы. Более ранние аппаратно-программные комплексы были в состоянии обнаруживать определенные образцы (patterns) в данных, анализируя обычные числовые отношения или последовательности. Но они не могли выделить значимые данные, капсулированные в пределах естественного языка ? в тексте, видео или аудио.

Чтобы обнаружить их и привлечь к анализу ситуации и выработке обоснованного решения, когнитивные системы используют обработку естественного языка (natural language processing) и машинное обучение (machine learning). Например, система может быть настроена таким образом, чтобы обнаружить ранние признаки эпидемии болезни на основе мониторинга социальных сетей, и т.д.

Когнитивные системы анализируют в том числе неструктурированные данные, что существенно снижает уровень незначимого «шума», очистка данных от которого часто поглощает большинство времени аналитиков.

Однако, при более глубоком уровне анализа и способности «проникновения в суть», когнитивные системы, как правило, оказываются дороже обычных средств. Интенсивная обработка данных требует большой вычислительной мощности, а аналитика в режиме реального времени ? инфраструктуры, оптимизированной для максимальной скорости.

Одним из первых клиентов IBM, которые начали использовать Linux на архитектуре Power Systems, была компания Allegiant Air. Она занималась анализом поведения потребителей в реальном времени, а ее целью было непосредственное генерирование индивидуальных предложений для посетителей торгового веб-сайта, что увеличивало объемы продаж.

В данном разделе указаны некоторые наиболее часто используемые решения и сервисы IBM для предприятий среднего масштаба, реализуемые на основе серверов линейки POWER Systems. Они предоставляют бизнесам новые возможности для активизации их деятельности, оставаясь при этом в рамках ограниченного IT бюджета.

Мобильность. Решение Worklight on Power реализует платформу для мобильных приложений, которая позволяет ускорить их разработку и обеспечить управление ими. Это дает возможность клиентам относительно несложно расширить их бизнес, добавив в свою экосистему мобильные устройства.

Платформа включает полную среду разработки, ПО промежуточного слоя для оптимизации времени исполнения (mobile-optimized runtime middleware), библиотеку коммерческих корпоративных приложений, а также консоль интегрированного управления и аналитики.

Облако. «IBM Power Systems Solution Edition for Scale-Out Cloud» ? недорогая облачная платформа с высокой производительностью и большой полосой пропускания. Она сочетает преимущества технологии POWER8 с гибкостью open source гипервизора и широкими возможностями средств управления виртуализацией.

Hadoop. Платформа Power Systems оптимизирована для упрощения и ускорения аналитики больших данных. Она обеспечивает инфраструктуру для быстрой обработки больших данных. Это ускоряет возврат инвестиций (Return On Investment, ROI), в том числе за счет простого развертывания, использования, управления и поддержки систем управления большими данными…

Платформа имеет лучшие характеристики, чем другие сопоставимые решения для Hadoop и обеспечивает лучшую надежность и гибкость, с меньшим количеством сбоев и меньшим количеством проблем времени исполнения.

Другие варианты и примеры использования серверов можно найти здесь.

Типовой состав решения

— Power Systems для ОС Linux плюс SAS система хранения DCS3700
— Управляющее ПО и скриптовое средство инсталляции IBM Platform Cluster Manager
— Прикладное ПО для Linux on Power ? IBM InfoSphere BigInsights, IBM Platform Symphony Advanced Edition (accelerated MapReduce) и IBM GPFSTM

Заключение

Серверы линейки Power Systems S8xxLC изначально ориентированы на высокоуровневый рынок аппаратно-программных решений для бизнеса. Вместе с тем, это не означает, что небольшие сайты и приложения не могут извлечь для себя пользу от их применения.

Например, облачные провайдеры, которые перейдут на новые серверы IBM, обеспечат клиентам более быструю обработку данных по меньшим ценам. «Тяжелые» Web-приложения, в свою очередь, получат большую вычислительную мощность и более богатую функциональность API.

Можно сказать, что значительное увеличение вычислительной мощности, доступной в новых серверах IBM, открывает новые возможности для сообщества Linux в целом, ? и мы можем ожидать еще больше инноваций в высокопроизводительных вычислениях реального времени.

Дополнительная информация

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

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

3. IBM PowerSystems Home Page