ОТ ЛАМПОВЫХ ЭЦВМ — К КОРПОРАТИВНОМУ ОБЛАКУ И СУПЕРКОМПЬЮТЕРАМ

Об эволюции ИТ-технологий УрО РАН
Предлагаем читателям «НУ» первую из цикла статей, цель которых — проинформировать уральское научное сообщество о существующих возможностях ИТ-технологий и дать практические рекомендации, как использовать те или иные средства и куда обратиться, чтобы начать работать. Очевидно, что сегодня информационные технологии — непременный инструмент ученого-исследователя, однако, к сожалению, нередко все сводится к работе на персональном компьютере — набору текстов, пользованию электронными таблицами и электронной почтой. Между тем инфраструктура ИТ-технологий УрО РАН (компьютерная сеть, серверная структура, корпоративное облако, суперкомпьютерные технологии) находится на уровне, вполне сопоставимом с мировым, и позволяет использовать самые современные технологии и программные средства.
Для начала давайте совершим краткий экскурс в недалекую историю. С момента основания Институт математики и механики УрО РАН в силу своей специфики был ориентирован на использование вычислительной техники, которая в CCCР тогда только зарождалась. В марте 1961 года в ИММ была пущена в эксплуатацию первая ЭЦВМ «Урал». Дальнейшее развитие шло за счет приобретения новых, более мощных и более удобных для пользователя машин. В 1963 году были пущены в эксплуатацию машины М-20 и БЭСМ-2, а через год еще одна М-20. Это были машины первого поколения на электронных лампах. В 1970 году в институте появилась существенно более надежная вычислительная машина второго поколения на полупроводниковых приборах М-220М, в 1971— лучшая ЭВМ того времени БЭСМ-6, а в 1977 — вторая такая же. В 1982 году была пущена в эксплуатацию первая машина единого семейства ЕС-1060. ИТ-технологии в то время сводились к программированию на каком-либо языке, подготовке пакета перфокарт, запуску программы операторами на ЭВМ и анализу распечаток результатов счета.
В 1987 году линию БЭСМ-6 продолжил многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус1-К2», и был пущен в эксплуатацию двухмашинный комплекс ВК ЕС-1045-2М. Линия «Эльбрус» в 1990 году была продолжена комплексом «Эльбрус1-КБ», а в комплексе ВК ЕС-1045-2М одну из машин ЕС-1045 заменили на ЕС-1066. С 1978 года стал возможен терминальный доступ к ЭВМ. Это была одна из первых в России реализаций работы в режиме on-line. Все машины линии БЭСМ — «Эльбрус» и ЕС ЭВМ были доступны пользователям как в пределах ИММ, так и в других институтах Уральского отделения в Екатеринбурге.В 1994 году в Институте математики и механики УрО РАН началось создание суперкомпьютерного вычислительного центра на базе отечественных ЭВМ серии МВС-100, МВС-1000. В 2001–2003 годах сотрудниками ИММ УрО РАН совместно с коллегами из НИИ «Квант» и Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН были сформированы требования к архитектуре новой суперЭВМ с пиковой производительностью порядка 160 млрд операций в секунду. Система МВС-1000/17ЕК была пущена в 2003 году, а в 2013 введен в эксплуатацию гибридный вычислитель кластерного типа «УРАН» с пиковой производительностью 225 Tflop/s (миллиардов операций в секунду). Это один из наиболее мощных суперкомпьютеров России, он занимает 12-е место в рейтинге суперкомпьютеров Топ-50 стран СНГ.
С 1980 года в Академии наук началось создание академической компьютерной сети. Активное участие в реализации этой программы принимал ИММ УрО РАН. В конце 1990 года Академсеть была принята межведомственной комиссией в опытную эксплуатацию. В 1991 году финансирование проекта закончилось, а с развалом СССР прекратила свое существование и сама «Академсеть». Главным итогом этого проекта стало появление коллективов специалистов в области создания современных телекоммуникационных систем и сетей во всех отделениях и научных центрах РАН, охваченных Академсетью.
В 1991 году началось формирование региональной информационно-вычислительной сети УрО РАН, совместимой с Интернет. В 1992–1996 годах был создан терминальный пункт коллективного пользования электронной почтой, расположенный в ИММ. Это обеспечило обмен информацией между сотрудниками научных учреждений Екатеринбурга и их партнерами в регионе, в России, в СНГ и в мире. В конце 1995 года РАН, РФФИ и Миннауки начали финансировать межведомственную программу создания национальной сети компьютерных телекоммуникаций для нужд науки и высшей школы. С этого момента компьютерная сеть УрО РАН стала активно развиваться. Были проложены собственные оптоволоконные каналы в научных центрах УрО РАН, созданы узлы управления сетью и арендованы междугородние каналы с высокой скоростью. В 2013 году был введен в эксплуатацию академический междугородный канал Пермь — Екатеринбург со скоростью до 40 Гбит/сек. Большую роль в развитии сети сыграла региональная целевая программа развития вычислительных, телекоммуникационных и информационных ресурсов УрО РАН.
В последние годы в мире появилась новый способ организации ИТ — облачные вычисления. Традиционная технология использования ИТ, называемая клиент-серверной архитектурой, предполагает наличие у пользователей некой организации рабочих станций (персональных компьютеров) и компьютера-сервера, на котором устанавливаются системные и обслуживающие пользователей программы (например, бухгалтерия, прикладные пакеты программ или информационные системы). При этом организация должна поддерживать реальный компьютер-сервер со всеми вытекающими последствиями — обеспечивать администрирование, ремонт, апгрейт, антивирусную защиту, сопровождение операционной системы и ее обновление и т.д.
Облачные технологии предполагают другой подход. Организации-пользователю не нужно иметь ничего, кроме рабочих станций, надежного канала Интернет и договорных отношений с организацией — владельцем облака. Последняя создает компьютерную систему, обычно состоящую из кластера мощных компьютеров и системы хранения данных большой емкости. На кластере устанавливается специальная операционная система, которая позволяет создавать виртуальные серверы с характеристиками, необходимыми пользователям. На этих виртуальных серверах пользователи могут устанавливать любое системное или прикладное программное обеспечение точно так же, как на физических серверах. Использование виртуальных серверов ничем не отличается от использования физических серверов, но виртуальные имеют множество преимуществ: это экономия средств (не надо покупать компьютер для сервера), отсутствие забот по сопровождению и ремонту, гораздо более высокая надежность и многое другое.
В 2013–2015 годах благодаря финансированию президиума УрО РАН сотрудниками Института математики и механики создано корпоративное облако. Таким образом, к настоящему времени информационная инфраструктура УрО РАН отвечает требованиям современных научно-образовательных сетей и позволяет эффективно использовать самые продвинутые информационные технологии. О том, как это делать, мы расскажем в следующих статьях.

И. А. ХОХЛОВ,
кандидат технических наук, главный программист отдела вычислительных сетей ИММ УрО РАН
На фото: вверху —ЭЦВМ Урал-1; слева внизу — за пультом БЭСМ-6; справа внизу — параллельный компьтер МВС 1000М-2ББ
в ИММ УрО РАН