Narzędzia sieciowe zwiększające możliwości superkomputerów
Superkomputery eksaskalowe stanowią milowy krok naprzód w zakresie mocy obliczeniowej, gdyż posiadają zdolność do wykonywania kwintylionów obliczeń na sekundę. „Oferują one liczne i daleko idące potencjalne korzyści”, wyjaśnia koordynatorka projektu RED-SEA Claire Chen z francuskiej firmy technologicznej Eviden. Wśród istotnych zastosowań obliczeń superkomputerowych należy wymienić modelowanie klimatu, astrofizykę i genomikę. „Zasadniczo superkomputery eksaskalowe niosą ze sobą obietnicę zrewolucjonizowania wielu aspektów nauki, technologii i społeczeństwa dzięki zapewnieniu bezprecedensowej mocy obliczeniowej umożliwiającej sprostanie najbardziej złożonym i palącym problemom, przed jakimi stanęła ludzkość”.
Lepsza łączność
Celem projektu RED-SEA było przygotowanie gruntu pod wdrożenie eksaskalowych systemów obliczeniowych poprzez określenie sposobów efektywnego zarządzania nimi. W ramach tych systemów sieci połączeń wzajemnych służą jako szkielet i odgrywają kluczową rolę w ogólnej wydajności. „Sieci te muszą obsługiwać wszystkie indywidualne węzły łączące, systemy przetwarzania równoległego, wydajne połączenie z siecią centrum danych oraz nowo powstające aplikacje oparte na danych i związane ze sztuczną inteligencją”, zauważa Damien Berton, kierownik techniczny projektu RED-SEA. „Ponadto muszą one zawierać takie funkcje, jak wydajne zarządzanie zasobami sieciowymi, obliczenia w sieci i energooszczędne wsparcie dla akceleratorów, takich jak procesory graficzne (GPU)”. Celem projektu było zatem opracowanie innowacyjnej, skalowalnej i niezawodnej europejskiej sieci połączeń wzajemnych o niskich opóźnieniach. Projekt RED-SEA został zrealizowany przy wsparciu Wspólnego Przedsięwzięcia w dziedzinie Europejskich Obliczeń Wielkiej Skali (EuroHPC), które powstało w celu rozwoju światowej klasy ekosystemu superkomputerów w Europie. „Projekt opiera się na trzech filarach”, wyjaśnia Chen. „Na pierwszy z nich składało się wykorzystanie już istniejących technologii, takich jak BXI, czyli sieci połączeń przeznaczonej dla obliczeń wielkiej skali, a także rezultatów poprzednich projektów finansowanych ze środków UE, jak na przykład ExaNeSt. Drugi filar obejmował badanie nowo opracowanych innowacyjnych rozwiązań w celu stworzenia podstaw dla przyszłych wersji BXI, zaś w ramach trzeciego filaru rozwijany był ekosystem użytkowników i programistów”.
Kontrola zatorów
Zarówno Chen, jak i Berton uważają, że dzięki współpracy partnerskiej i szerokiemu zakresowi prac udało się wiele osiągnąć. „Zdołaliśmy wznieść technologię sieci połączeń wzajemnych na wyższy poziom zaawansowania”, podkreśla Chen. Jednym ze znaczących przykładów tych osiągnięć jest rozwój technologii BXI, z naciskiem na ulepszenie obecnej wersji (BXIv2) i przygotowanie gruntu pod jej następną generację (BXIv3). Kolejnym istotnym dokonaniem było zbadanie nowych, wydajnych schematów zarządzania zasobami sieciowymi. „Byliśmy na przykład w stanie usprawnić operacje kolektywne, kontrolę zatorów i routing adaptacyjny”, twierdzi Berton. „Ponadto udało nam się rozbudować europejski ekosystem sieci połączeń poprzez szersze wykorzystanie sieci BXI”.
Oferta produktów
„Byliśmy w stanie zidentyfikować i opracować 21 wyników projektu RED-SEA nadających się do wykorzystania oraz uzyskać dwa patenty”, dodaje Berton. W ofercie produktów znalazł się protokół internetowy ASIC IP na potrzeby budowy układu scalonego Ethernet, a także symulator oprogramowania i usługa umożliwiająca tworzenie wysoce równoległych systemów. Członkowie konsorcjum projektu zamierzają również kontynuować opracowywanie i wdrażanie nowej generacji BXI. W planach jest integracja BXIv3 w ramach projektu EUPEX – pilotażowej inicjatywy poświęconej obliczeniom eksaskalowym, finansowanej przez Wspólne Przedsięwzięcie EuroHPC. „Opanowanie technologii połączeń wzajemnych zapewni Europie przewagę pod względem suwerenności technologicznej i zysku ekonomicznego”, dodaje Chen. „Mamy nadzieję, że długoterminowe rezultaty tego projektu obejmą postęp naukowy w takich dziedzinach, jak opieka zdrowotna, ochrona środowiska i efektywność energetyczna. Dzięki wykorzystaniu mocy obliczeń eksaskalowych dążymy do stworzenia lepiej prosperującej, bardziej sprawiedliwej i zrównoważonej przyszłości dla nas wszystkich”.
Słowa kluczowe
RED-SEA, Wspólne Przedsięwzięcie EuroHPC, obliczenia, superkomputery, eksaskala, oprogramowanie, BXI, EUPEX, połączenia wzajemne, HPC
