Accelerare la ricerca, ottenere risultati e benefici Semplificazione delle soluzioni hpc negli enti di ricerca e nelle universitá Panoramica 4 Nodi 16 Nodi 32 Nodi SMP memoria condivisa
Il pacchetto di servizi e la qualità della tecnologia offerti da Dell rappresentavano la migliore proposta. Dell offriva anche una soluzione chiavi in mano per creare un infrastruttura HPC. Domingo Ortiz Docente di scienze informatiche Università di Cordoba
Panoramica Agevolare Le scoperte Accelerando la ricerca Siamo riconosciuti come leader nel settore dei supercomputer universitari ad alte capacità, tra cui i sistemi HPC installati presso il Cambridge University Innovation Centre, l University College London e la Stanford University e il sistema Hyperion presso il Lawrence Livermore National Laboratory (California). Stiamo sfruttando la competenza e l esperienza acquisite in questo campo per accelerare la ricerca mediante l installazione di soluzioni di elaborazione ad alte prestazioni a un prezzo accessibile a livello di dipartimento. Ci accertiamo, inoltre, che l installazione e la gestione dei cluster di questo tipo sia facile, in modo che le risorse umane siano libere di concentrarsi sulla ricerca. Nella sezione introduttiva della guida viene illustrata la procedura da noi adottata per semplificare l HPC e sono presenti alcuni esempi di configurazione, concepiti per facilitare l acquisizione di un cluster di dipartimento entry level a 4 nodi, fino a giungere a un cluster a 16 o 32 nodi. 3
Semplificazione delle soluzioni HPC negli enti di Ricerca e nelle Universitá Esigenze Soluzioni HPC Dell Pacchetti di soluzioni HPC Potenza di elaborazione semplice da installare e utilizzare, per restare competitivi Soluzioni HPC semplificate, in grado di soddisfare tutte le esigenze di elaborazione Semplicità in tutto Architetture di riferimento con elementi preintegrati, precollaudati e basati su standard, oltre ai livelli di servizio appropriati Investimenti sicuri Processori x86, sistemi operativi standard e interconnessioni, architettura di riferimento, standard aperti Complessità di gestione cluster Architetture di riferimento preintegrate e precollaudate, con il supporto del programma Intel Cluster Ready * Possibilità di crescita rapida Soluzioni HPC rapide con le tecnologie e le best practice più avanzate * intel.com/go/cluster 4
Velocità, scalabilità, semplicità La potenza di elaborazione mirata consente di lavorare più rapidamente, meglio e con meno spese. I risultati si ottengono più velocemente e più spesso. La tecnologia e le applicazioni costituiscono un sistema, un mezzo rivolto a un fine: maggiore è la fiducia nel sistema di elaborazione, maggiore è la concentrazione sul progetto e, di conseguenza, migliori i risultati. I sistemi devono essere facili da installare, gestire, mantenere ed espandere con il mutare delle esigenze. In poche parole, devono assicurare la massima efficienza. Dell si impegna ad agevolare le scoperte e accelerare la ricerca fornendo i migliori sistemi informativi disponibili a ricercatori e scienziati, puntando l attenzione su piattaforme, partner, integrazione e utilizzo al fine di offrire velocità, scalabilità e semplicità. Il nucleo del nostro sistema è uno stack modulare di infrastrutture HPC, basato su componenti hardware e software standard del settore e su altri prodotti delle migliori marche. Il sistema HPC Dell può aiutare a conseguire le prestazioni e la scalabilità richieste dalle applicazioni più complesse utilizzando solo una minima parte delle risorse utilizzate dai sistemi proprietari. L affidabilità del Programma I n t e l Cluster Ready Dell e Intel collaborano alla creazione di cluster basati su Intel, verificati e certificati al fine di conseguire la maggiore stabilità e portabilità delle applicazioni registrate nell ambito di più soluzioni interoperative. Il programma consente alle aziende di installare cluster HPC in tutta tranquillità, con la certezza di ridurre il costo totale di proprietà (TCO) e i rischi, mantenendo elevati livelli di servizio per tutto il ciclo di vita del cluster. Sistemi con memoria condivisa scalabili Dell e ScaleMP collaborano per offrire sistemi con memoria condivisa scalabili. Il software di aggregazione vsmp Foundation prodotto da ScaleMP crea un unica macchina virtuale con più processori e memoria condivisa (SMP) aggregando più server Dell PowerEdge (rack o blade). La macchina virtuale (VM) così creata è scalabile fino a 192 core e 2.3 TB di RAM in 16 server/blade a 2 socket, mentre il sistema operativo in esecuzione è uno solo (Linux). Questa soluzione SMP batte nelle prestazioni i tradizionali computer SMP proprietari, offrendo un approccio differenziato alla capacità di elaborazione a costi contenuti. 5
Semplificare l HPC end-to-end Il principale obiettivo delle nostre soluzioni HPC dipartimentali è di semplificare l accesso per le organizzazioni alla massima potenza di elaborazione in base al budget disponibile. A tale scopo, in qualità di un unico fornitore affidabile facilitiamo il procedimento di acquisizione, implementazione e manutenzione di ogni componente dell installazione HPC per tutto il ciclo di vita. Configurazioni convalidate I nostri consulenti hanno utilizzato metodologie dall affidabilità comprovata per realizzare cluster HPC da 4 nodi (48 core), 16 nodi (192 core) e 32 nodi (384 core), tutti accuratamente verificati dal nostro team per la progettazione di soluzioni. Di conseguenza, qualunque sia la soluzione scelta, si è sicuri di ottenere livelli di prestazioni e affidabilità ben definiti, senza rinunciare alla scalabilità è sempre possibile aggiungere o eliminare nodi in base alle mutevoli esigenze. Per ciascuna installazione, il team di architetti HPC esamina il tipo di elaborazione che dovrà essere eseguito dal sistema di cluster HPC e verifica che lo stack di apparecchiature proposto sia la soluzione ottimale per tale ambiente in particolare. Un approccio integrato I server Dell PowerEdge, con tecnologia Intel, formano la struttura portante di una vasta gamma di soluzioni HPC Dell, in quanto sono utilizzati per i nodi SMP, o cluster-head e per i nodi di elaborazione. Le nostre soluzioni HPC sono basate su stack altamente integrati, configurati e testati per ambienti Linux e Microsoft Windows. Dell integra i migliori server e tecnologie di storage con i migliori software open source e middleware proprietari, per fornire piattaforme altamente avanzate e scalabili in grado di offrire un eccellente rapporto prezzo/prestazioni, scalabilità e gestibilità. Le nostre soluzioni di elaborazione ad alte prestazioni (HPC), basate sui nuovi processori Intel Xeon serie 5600, costituiscono un risparmio energetico intelligente per una gamma completa di applicazioni HPC. Nell ideare le soluzioni abbiamo dato la priorità alle prestazioni dinamiche, al significativo aumento della larghezza di banda della memoria e alle caratteristiche di efficienza energetica per creare, simulare, analizzare e visualizzare più informazioni, più rapidamente che in passato. 6
Servizi di implementazione Durante l implementazione di soluzioni HPC i nostri tecnici studiano attentamente l ambiente di elaborazione specifico per l architettura realizzata, in termini di requisiti funzionali, tecnici e operativi. Le soluzioni Dell si basano su architetture esistenti e convalidate, che sfruttano le best practice. Che si scelga una soluzione preconfigurata o se ne utilizzi una come base per la creazione di un installazione personalizzata, Dell riduce considerevolmente i tempi e i costi di consulenza e implementazione necessari per soddisfare le necessità del cliente. I servizi di implementazione HPC Dell includono: Gestione completa e perfezionamento della soluzione Documentazione dettagliata sulla pianificazione e la progettazione, inclusa la tempistica Installazione e configurazione dell hardware Implementazione di hardware, rete SAN e software di gestione cluster Training sul prodotto, affinché gli utenti acquisiscano una adeguata conoscenza di hardware, software e risorse di implementazione Servizi Premium disponibili tramite ScaleMP per la correzione della configurazione dei sistemi, l analisi delle prestazioni e l ottimizzazione delle applicazioni ad alte prestazioni Scelta dei sistemi operativi È possibile scegliere il sistema operativo tra i principali del settore, incluso Red Hat Enterprise Linux o i prodotti cluster Microsoft Windows, con funzionalità pronte all uso che migliorano la produttività e riducono la complessità. Servizi di supporto HPC I servizi Dell ProSupport offrono un unico punto di contatto per tutti i problemi hardware e del sistema operativo, assicurando rapidità ed efficienza nella segnalazione e nella risoluzione. ProSupport offre il livello di assistenza di cui l azienda ha bisogno, includendo inoltre Fast-Track Dispatch. Si tratta di un servizio che consente ai clienti che hanno conseguito l apposita formazione e certificazione di registrare autonomamente le segnalazioni dei problemi. Finanziamento Il leasing permette di realizzare molto più agevolmente l acquisizione, la gestione, la sostituzione e lo smaltimento delle tecnologie da cui dipende la ricerca. I servizi finanziari di Dell possono aiutarvi nell acquisizione delle tecnologie necessarie in modo più conveniente, i costi anticipati vengono sostituiti da pagamenti dilazionati e quindi più accessibili. 7
Cluster a 4 Nodi Fino ad ora, molte istituzioni non avevano la possibilità di installare soluzioni HPC a livello di dipartimento a causa della complessità e dei costi comportati dall acquisizione, installazione e gestione di un cluster. Combinando la propria competenza ed esperienza di supercomputer, Dell è oggi in grado di offrire una soluzione HPC entrylevel che risponde a tutte le esigenze di elaborazione dei gruppi di lavoro e dei dipartimenti. Per semplificare il confronto tra i pacchetti HPC disponibili, di seguito e nelle pagine successive verranno illustrati i principali punti di riferimento, le configurazioni convalidate e i componenti dettagliati. Questa soluzione è disponibile anche con la virtualizzazione ScaleMP per la gestione unificata che offre un unico sistema operativo, storage centralizzato e gestione della rete uniforme. È necessario il fabric InfiniBand. Per ulteriori informazioni, vedere la scheda SMP. Nodi slave...4 Processori...8 Core... 48 Switch ethernet... 1 Nodo master... 1 8
4 Nodi Pur offrendo prestazioni leader del settore, la soluzione HPC di Dell costava il 16% in meno della seconda migliore offerta ricevuta. Il risparmio realizzato è servito per aggiungere altri server blade, unità di storage e reti al nostro ordine, permettendoci di ottenere una quantità di infrastrutture decisamente superiore rispetto al previsto rispetto alla cifra spesa. Giuseppe Marrucci Presidente Information Services Center, Università di Napoli 9
Configurazione Convalidata Per cluster hpc a 4 nodi Monitor LCD 1u da 17 tastiera e mouse Switch PowerConnect dotato di interconnessione per applicazioni PowerEdge R710 Nodo principale/master e file server NFS PowerEdge R410 Nodi di elaborazione 10
Soluzione chiavi in mano Il nostro esempio di cluster a 4 nodi si basa sui nodi di elaborazione Dell PowerEdge R410 dotati di due potenti processori quad-core Intel Xeon L5640 ad efficienza energetica con velocità di clock di 2,26 GHz e memoria principale di 24 GB (6x 4 GB). Per applicazioni parallele, che si espandono per più di un nodo di elaborazione, è fornita un interconnessione Gigabit Ethernet per facilitare la funzionalità di passaggio dei messaggi in modo adeguato per più tipi di applicazioni parallele. Per uso amministrativo è stata configurata una rete Ethernet separata. Il nodo master e file server NFS è un Dell PowerEdge R710 (2U) e file server NFS con 48 GB (12 x 4 GB) di memoria ram e 4 TB di memoria di massa RAID 5, accessibile dai nodi di elaborazione attraverso NFS. Un monitor LCD 1U a scomparsa, con tastiera e mouse, completa questo cluster standalone di grande efficacia. Il prezzo comprende l installazione completa effettuata da Dell in un rack da 24 (incluso). È possibile scegliere il sistema operativo Linux o Microsoft Cluster Server. L approccio di Dell e Intel al risparmio energetico I server Dell PowerEdge, basati sulla più innovativa tecnologia Intel Xeon a 32 nm con architettura Intel Core, sono progettati tenendo in mente sia il risparmio energetico sia le prestazioni eccellenti. La scelta di un sistema Intel Cluster Ready e di applicazioni Intel Cluster Ready registrate semplifica l accesso alle prestazioni elevate con minimo dispendio di energia offerte dai processori Intel Xeon serie 5600. Con Intel Cluster Ready, si è certi dell interazione immediata tra l hardware e il software HPC, sin dal primo utilizzo. Per ulteriori informazioni su altre opzioni di cluster Dell rivolgersi al proprio Dell Account Manager o visitare dell.it/ricerca 11
Cluster a 16 Nodi Per i dipartimenti che gestiscono una vasta gamma di applicazioni parallele, e pertanto richiedono maggiore potenza di elaborazione, abbiamo progettato e validato un cluster a 16 nodi che utilizza il sistema blade di ultima generazione introdotto di recente da Dell. Per semplificare il confronto tra i pacchetti HPC disponibili, di seguito e nelle pagine successive per ciascuno verranno illustrati i principali punti di riferimento, le configurazioni convalidate e i componenti dettagliati. Nodi slave...16 Processori...32 Core...192 Questa soluzione è disponibile anche con la soluzione di virtualizzazione ScaleMP per la gestione unificata che offre un unico sistema operativo, storage centralizzato e gestione dei fabric uniforme. È necessario il fabric InfiniBand. Per ulteriori informazioni, vedere la scheda SMP. Switch ethernet... 1 Nodo master... 1 12
16 Nodi Dell ci ha aiutati a creare un ambiente HPC a prova di futuro, che possiamo scalare a costi contenuti, senza preoccuparci delle limitazioni di spazio nella sala IT. Domingo Ortiz Boyer Docente di scienze informatiche Università di Cordoba 13
Configurazione convalidata Per cluster hpc a 16 nodi Monitor LCD 1U da 17 tastiera e mouse Switch PowerConnect per scopi amministrativi e di file server PowerEdge R710 Nodo principale/master Chassis M1000e Con 16 server M610 switch QDR Infiniband 14
Soluzione chiavi in mano Il nostro esempio di cluster a 192 core (16 nodi) è basato sui server blade PowerEdge M610, introdotti di recente. Lo chassis M1000e è stato configurato con 16 blade M610 e switch QDR InfiniBand; ciascuno dei blade è dotato di due processori quad-core Intel Xeon L5640 con velocità di clock pari a 2,26 GHz e memoria principale da 24 GB (6 x 4 GB). Per applicazioni parallele, che si espandono per più di un nodo di elaborazione, è fornita un interconnessione Gigabit Ethernet per facilitare la funzionalità di passaggio dei messaggi in modo adeguato per più tipi di applicazioni parallele. Per uso amministrativo è stata configurata una rete Ethernet separata. Questa configurazione è estremamente compatta (192 core in uno chassis a 10U), presenta le migliori caratteristiche di consumo energetico e necessita di un cablaggio esterno molto ridotto. Il nodo master e file server NFS è un Dell PowerEdge R710 (2U) con 72 GB (18 x 4 GB) di memoria ram e 8 TB di memoria di massa, accessibile dai nodi di elaborazione in NFS. Un monitor LCD 1U a scomparsa, con tastiera e mouse, completa questo efficace cluster standalone. Il prezzo comprende l installazione completa effettuata da Dell in un rack da 24 (incluso). È possibile scegliere il sistema operativo Linux o Microsoft Cluster Server. L approccio di Dell e Intel al risparmio energetico I server Dell PowerEdge, basati sulla più innovativa tecnologia Intel Xeon a 32 nm con architettura Intel Core, sono progettati tenendo in mente sia il risparmio energetico sia le prestazioni eccellenti. La scelta di un sistema Intel Cluster Ready e di applicazioni Intel Cluster Ready registrate semplifica l accesso alle prestazioni elevate con minimo dispendio di energia offerte dai processori Intel Xeon serie 5600. Con Intel Cluster Ready, si è certi dell interazione immediata tra l hardware e il software HPC, sin dal primo utilizzo. Per ulteriori informazioni su altre opzioni di cluster Dell, rivolgersi al proprio Dell Account Manager o visitare dell.it/ricerca 15
Cluster a 32 Nodi Per i dipartimenti che necessitano di ulteriori funzionalità di passaggio dei messaggi per una vasta gamma di applicazioni parallele, Dell ha progettato e convalidato un cluster a 32 nodi che utilizza server PowerEdge R610 e R710 altamente scalabili con tecnologia Intel. Per semplificare il confronto tra i pacchetti HPC disponibili, di seguito e nelle pagine successive verranno illustrati i principali punti di riferimento, le configurazioni convalidate e i componenti dettagliati. Nodi slave...32 Processori... 64 Core...384 Questa soluzione è disponibile anche con la soluzione di virtualizzazione ScaleMP per la gestione unificata che offre un unico sistema operativo, storage centralizzato e gestione dei fabric uniforme. È necessario il fabric InfiniBand. Per ulteriori informazioni, vedere la scheda SMP. Switch ethernet... 1 Nodo master... 1 16
I server blade Dell con processori Intel Xeon contribuiscono a ridurre i costi di alimentazione e raffreddamento fino al 20%. Dr. Achim Gelessus CLAMV Jacobs University 32 Nodi 17
Configurazioni convalidate 1u 17 lcd monitor, keyboard and mouse Switch PowerConnect dotato di interconnessione per applicazioni PowerEdge R710 Nodo principale/master Chassis M1000 (x2) Con 32 server M610 18
Soluzione chiavi in mano Il nostro esempio di cluster a 256 core (32 nodi) è basato sui server blade PowerEdge M610, introdotti di recente. Lo chassis M1000e è configurato con 32 blade M610, ciascuno dei quali è dotato di due processori quad-core Intel Xeon L5640 con velocità di clock pari a 2,26 GHz e memoria principale da 24 GB (6 x 4 GB). Per applicazioni parallele, che si espandono per più di un nodo di elaborazione è fornita un interconnessione Gigabit Ethernet per facilitare la funzionalità di passaggio dei messaggi in modo adeguato per più tipi di applicazioni parallele. Per uso amministrativo è stata configurata una veloce rete Ethernet separata. Questa configurazione è estremamente compatta (256 core in uno chassis a 20U), presenta le migliori caratteristiche di basso consumo e necessita di un cablaggio esterno molto ridotto. Il nodo master e file server NFS è un Dell PowerEdge R710 (2U) con 72 GB (18 x 4 GB) di memoria principale e 20 TB di memoria di massa, accessibile dai nodi di elaborazione in NFS. Un monitor LCD 1U a scomparsa, con tastiera e mouse, completa questo efficace cluster standalone. Il prezzo comprende l installazione completa effettuata da Dell in un rack da 42 (incluso). È possibile scegliere il sistema operativo Linux o Microsoft Cluster Server. L approccio di Dell e Intel al risparmio energetico I server Dell PowerEdge, basati sulla più innovativa tecnologia Intel Xeon a 32 mm con architettura Intel Core, sono progettati tenendo in mente sia il risparmio energetico sia le prestazioni eccellenti. La scelta di un sistema Intel Cluster Ready e di applicazioni Intel Cluster Ready registrate semplifica l accesso alle prestazioni elevate con minimo dispendio di energia offerte dai processori Intel Xeon serie 5600. Con Intel Cluster Ready, si è certi dell interazione immediata tra l hardware e il software HPC, sin dal primo utilizzo. Per ulteriori informazioni su altre opzioni di cluster Dell, rivolgersi al proprio Dell Account Manager o visitare dell.it/ricerca 19
Sistemi SMP da 4 a 32 socket con memoria condivisa virtuale Per i dipartimenti che richiedono l elaborazione di enormi quantitativi di dati, OpenMP e altre applicazioni SMP, Dell e ScaleMP hanno progettato soluzioni flessibili e scalabili che utilizzano i server rack Dell PowerEdge R610 e R710 oppure i server blade M610 e M710. Con un solo sistema operativo (Linux) in esecuzione, i sistemi offrono prestazioni eccezionali a un prezzo inferiore rispetto ai tradizionali sistemi di memoria condivisa, offrendo allo stesso tempo una straordinaria facilità di programmazione, implementazione e gestione. Questa soluzione rappresenta inoltre una valida alternativa ai cluster, laddove le sedi non dispongano della competenza IT necessaria a gestirli. Processori... da 4 a 32 Core... da 24 a 192 Ram (memoria condivisa)...2.3tb I/o interno rapido... 9tb Teraflops di picco... 2.557tflops** Openmp stream( * )...445,869 mb/s (*) Larghezza di banda della memoria OpenMP STREAM. TRIAD (Intel Xeon x5570, 2.93GHz, 1066MHz DIMMS) (**) Picco teorico basato su Intel Xeon X5680, 3.3GHz 20
Era fondamentale stringere un alleanza strategica con un partner che godesse di ottima reputazione, fidato, responsabile e capace: ecco che cosa significa Dell per noi. Kathy Austin Assistente del vicepresidente Texas Tech University 21 SMP memoria condivisa
Esempio di configurazione 1u 17 lcd monitor, tastiera e mouse Chassis M1000 con 2-16 server M610 o 2-8 server M710 (software vsmp Foundation di ScaleMP) Nota: Il software vsmp Foundation di ScaleMP supporta sia i server rack (R410, R610 e R710) sia i server blade (CHASSIS M1000 con server M610 o 2-8 server M710) con configurazioni a partire da due server fino a sedici server aggregati. Vedere le schede precedenti. 22
Soluzione chiavi in mano Basati sui server rack o blade PowerEdge di Dell, dotati di due potenti processori quad-core Intel, i sistemi SMP virtuali sono scalabili fino a 192 core, 2,3 TB di memoria condivisa e 9 TB di storage interno veloce. Il sistema operativo in esecuzione è uno solo (Linux). Ideali per le applicazioni multi-thread, le applicazioni OpenMP e le simulazioni di memoria di grande capacità, questi sistemi offrono livelli di prestazioni superiori ai sistemi di memoria condivisa proprietari. I sistemi offrono inoltre la flessibilità di eseguire le applicazioni distribuite utilizzando interfacce di passaggio dei messaggi (MPI) con lo stesso livello di prestazioni dei cluster tradizionali. I sistemi SMP virtuali rappresentano infine una valida alternativa ai cluster per le implementazioni di dimensioni inferiori, riducendone alcune complessità. È possibile configurare i sistemi con backplane ridondanti per aumentare la disponibilità e le prestazioni e supportare il partizionamento. Progettate in maniera specifica per le applicazioni ad alte prestazioni, queste soluzioni sono ideali per CAE (Computer Aided Engineering), scienze naturali o dei materiali, ricerca scientifica e simulazioni digitali, imaging medico e EDA (Electronic Design Automation). L approccio di Dell e Intel al risparmio energetico I server Dell PowerEdge, basati sulla più innovativa tecnologia Intel Xeon a 32 nm con architettura Intel Core, sono progettati tenendo in mente sia il risparmio energetico sia le prestazioni eccellenti. La scelta di un sistema Intel Cluster Ready e di applicazioni Intel Cluster Ready registrate semplifica l accesso alle prestazioni elevate con minimo dispendio di energia offerte dai processori Intel Xeon serie 5600. Con Intel Cluster Ready, si è certi dell interazione immediata tra l hardware e il software HPC, sin dal primo utilizzo. Per maggiori informazioni su questi sistemi di memoria condivisa, contatta il tuo Dell Account Manager o visita dell.it/ricerca 23
Ulteriori informazioni all indirizzo dell.it/ricerca Solo clienti aziendali. Le fotografie non hanno valore contrattuale. Si applicano le Condizioni Generali di vendita di Dell consultabili sul sito www.dell.it. Dell, il logo Dell, Latitude, OptiPlex, Precision, PowerEdge, PowerVault sono marchi registrati e di esclusiva proprietà di Dell Inc. Altri marchi o nomi di marchi potrebbero essere utilizzati in questo documento come riferimento alle entità reclamanti i marchi e i nomi dei propri prodotti. Dell riconosce di non aver alcun titolo di proprietà sui marchi e nomi altrui. Nonostante accurate verifiche, il presente documento potrebbe contenere specifiche errate. Dell si scusa anticipatamente per questi errori. Tutti i diritti riservati. Dell SpA - Viale Milanofiori, Palazzo Congressi, 20090 Assago - MI.