Lenovo è fra i leader del complesso settore delle soluzioni HPC, dedicate all’High Performance Computing. Non si tratta di “semplici” computer ultrapompati, ma di enormi cluster composti da migliaia di processori (in alcuni casi vengono sommate delle GPU, dipende dalle applicazioni per cui sono concepiti) che occupano grandi stanzoni e che lavorano in parallelo per fornire una potenza di calcolo altrimenti inimmaginabile. I più famosi, e potenti, sono quelli elencati nella Top 500, una lista aggiornata due volte all’anno che elenca i 500 supercomputer più potenti al mondo e vede Lenovo prima per numero di sistemi in classifica. Per valutare le performance di questi particolarissimi elaboratori si guarda a un solo parametro, i TeraFlops, dove un FLOPS (FLoating Operations Per Second) equivale al numero di operazioni in virgola mobile al secondo. Un computer da un Teraflops è in grado di svolgere 1.000 miliardi di operazioni al secondo.
Cosa sono gli HPC?
I sistemi per l’High Performance Computing non si comprano a scatola chiusa, come possiamo fare per esempio con un server. Si tratta di sistemi estremamente specializzati, concepiti per velocizzare calcoli specifici, e non esiste un listino, ma sono realizzati su richiesta del cliente, sia esso un governo, un’università o un’azienda privata. Molto spesso, le componenti di base sono quelle standard, come i processori Intel Xeon o le GPU Tesla V100 di NVIDIA, ma questi elaboratori sono tutto fuorché standard. Qualsiasi appassionato è in grado di assemblarsi un server con più CPU o GPU in casa, ma quando si parla di migliaia e migliaia di nodi, la sfida diventa ben più complessa ed è richiesta una delicata fase di progettazione per far sì che questi sistemi risultino efficienti, privi di colli di bottiglia. Ecco quindi la necessità di sistemi di comunicazione particolarmente veloci, come le schede di rete Infiniband, concepita proprio per le applicazioni di exascale computing (1 Exaflops equivale a 1.000.000 di Teraflops) capaci di trasferire dati a 100 Gigabit al secondo.
Come si può facilmente immaginare, enormi cluster che ospitano migliaia di processori tendono a consumare molta energia e a generare una quantità elevatissima di calore, che deve essere smaltito per evitare di far surriscaldare le componenti.
Ecco perché in fase di progettazione gli ingegneri devono studiare soluzioni particolari per garantire il giusto raffreddamento ai macchinari e allo stesso tempo ridurre quanto più possibile i consumi energetici, che rappresentano un costo di gestione non indifferente. La classica aria condizionata rischierebbe di far salire i costi a livelli inaccettabili, oltre ad avere un impatto ambientale importante.
Quali sono gli ambiti applicativi degli HPC?
Ma a chi servono elaboratori tanto potenti? I principali acquirenti sono governi, enti militari, università e anche aziende private, che li usano per calcoli estremamente complessi. Ad esempio, per simulare i danni che potrebbe causare un terremoto in una specifica zona. Un altro scenario è quello della simulazione di sistemi complessi per la generazione di energia con basso impatto ambientale, delle simulazioni per la gestione delle infrastrutture critiche, oppure degli studi biotecnologici e di chimica computazionale, di fluidodinamica applicata al settore della combustione e allo sviluppo di codici per la fusione nucleare. In Italia Cineca utilizza il suo supercomputer Marconi, realizzato proprio da Lenovo e posizionato al 19 posto della Top 500, per le attività di ricerca scientifica e analisi di big data. Le banche si affidano a queste macchine per effettuare operazioni di HFT (High Frequency Trading), che potremmo definire come bot che analizzano le minime variazioni sul mercato azionario e fanno operazioni di compravendita di stock. Le case farmaceutiche le usano per fare ricerca su nuovi farmaci, mentre i colossi dell’energia usano simulazioni per andare alla ricerca di zone dove effettuare trivellazioni esplorative alla ricerca di nuovi giacimenti. Gli scenari sono, insomma, teoricamente infiniti: fluidodinamica, biotecnologie, simulazioni.
Quali sono i punti di forza delle soluzioni Lenovo per HPC?
Lenovo è fra i principali attori del settore HPC, tanto che con 173 sistemi installati è il primo fornitore di supercomputer al mondo della Top 500. Merito anche delle soluzioni innovative che applica a questo settore, a partire dalla tecnologia di raffreddamento a liquido Neptune, impiegata ad esempio nel supercomputer SuperMUC-NG installato al centro LRZ di Lipsia, che grazie a questo sistema è considerato uno dei supercomputer più efficienti al mondo, in termini energetici. Un “mostro” capace di 26,7 petaflops/s che si posiziona al 9° posto della Top 500.
Per garantire il massimo delle performance, questi sistemi supportano i protocolli InfiniBand e Omni-Path, che permettono di trasferire dati fra i vari cluster a velocità estremamente elevate, sino a un massimo di 100 Gbit/s.
Al di là della potenza di calcolo, però, è l’esperienza di Lenovo in questo settore il vero valore aggiunto. Parliamo di un’azienda che ha curato l’installazione di praticamente un computer su 4 fra quelli della TOP 500, e non è un caso se 17 dei 25 istituti di ricerca hanno affidato alla multinazionale di origine cinese la realizzazione dei loro HPC.
Fra le varie soluzioni Lenovo, i ThinkSystem SR670 Rack Server sono quelli più adatti per le applicazioni di intelligenza artificiale, quindi per calcoli relativi a machine learning, deep learning, e inferenza. Sono basati su GPU e ogni modulo ne può alloggiare sino a 8 all’interno di un rack 2U. Come processori sono usati degli Xeon Scalable con un TDP massimo di 205 Watt per singolo nodo, che può supportare sino a 768 GB di RAM TruDDR4.
Anche i ThinkSystem SD530 sono in formato rack 2U ma possono montare un massimo di due GPU per nodo. La minore potenza di elaborazione su GPU è controbilanciata dal maggior quantitativo di RAM installabile (sino a 2 TB). Questi sistemi supportano le memorie persistenti Intel Optane DC, che consentono di riavviare la macchina in pochi secondi, di aumentare la densità di macchine virtuali, e di diminuire le latenze dei processi fino a 14 volte.
Nell’attuale offerta di Lenovo, il server adatto ai compiti più gravosi dal punto di vista computazionale è ThinkSystem SD650, che sfrutta le più evolute tecnologie di raffreddamento a liquidi per disperdere il calore e permette di concentrare in poco spazio una potenza di calcolo impressionante: il case NeXtScale n1200, in formato rack 6U, contiene ben 12 SD650. Questo significa poter comprimere in uno spazio limitato 24 CPU, 9,2 TB di RAM e 12 drive NVMe o 24 dischi SFF SSD.
Lenovo HPC anche as a Service e in cloud
Considerata la tecnologia che pulsa all’interno di un HPC è evidente che il prezzo di acquisto non può essere contenuto. Lenovo però mette a disposizione numerose formule per poter avere accesso a tutta questa potenza di calcolo e l’acquisto è solo una delle vie percorribili, quella più tradizionale.
Le aziende che preferiscono spostare le spese da CapEx a OpEx possono contare su due ulteriori modelli: HPC HaaS (HPC Hardware as a Service) e HPC Cloud.
Il modello HaaS è attualmente uno dei più apprezzati dalle organizzazioni, dal momento che permette di delegare la complessa gestione del sistema a Lenovo, che si occuperà dell’installazione, della manutenzione e – se necessario – di aggiornare il sistema man mano che aumenta la richiesta di potenza di calcolo. L’approccio HaaS è estremamente versatile, dato che i clienti potranno scegliere la soluzione più adatta alle loro esigenze del momento, espandendola molto velocemente quando si rende necessaria più potenza di calcolo, con la certezza di non dover mai pagare per l’hardware che si ha in casa, ma solo per le risorse che realmente vengono utilizzate. La gestione di questi sistemi non è particolarmente complessa o, meglio, la complessità non sarà un problema per l’azienda, dal momento che Lenovo si occuperà di installare, configurare l’HPC, mettendo a disposizione un Customer Success Manager dedicato.
Una formula ancora più accessibile è la soluzione HPC Cloud, che non prevede l’installazione di hardware poiché tutta la potenza di calcolo viene resa disponibile via cloud quando richiesto. Anche questo è un modello a consumo, nel quale si pagano solo le risorse realmente utilizzate di volta in volta, ed è estremamente facile da scalare: non è necessario installare nulla on-premise e di conseguenza bastano pochi click per aumentare la potenza di calcolo nel momento del bisogno. La soluzione HPC Cloud torna utile anche per potenziare momentaneamente le risorse on-premise, andando ad aggiungere ulteriore potenza di calcolo in maniera immediata, senza dover aggiungere rack o riconfigurare il sistema.