O Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CEPID-CeMEAI), deverá contar em breve com um cluster computacional, um agregado de processadores ligados em rede. O equipamento faz parte dos recursos aprovados pela Fapesp – Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – para o CEPID-CeMEAI. Este cluster constitui-se de um computador de grande porte para o processamento científico de alto desempenho. Em 2013 a Fapesp autorizou a compra de um equipamento inicial, além de um upgrade da máquina após dois anos da primeira aquisição. Foram destinados US$1,25 milhão para a compra da máquina, e outros US$625 mil para o upgrade.
O processo seletivo
Uma comissão de aquisição foi formada por professores e técnicos especializados. Esta comissão fez um processo de seleção para a escolha da melhor máquina entre as propostas recebidas. Foram convidados seis fornecedores para participar: Hewlett-Packard (HP), Dell, Silicon Graphics Internacional (SGI), Cray, IBM e Cisco Systems. Desde 2013, este processo constitui-se de várias etapas. Um seminário foi realizado em 22/10/13 para que os fornecedores conhecessem as necessidades e restrições do equipamento a ser comprado e para que tirassem dúvidas, além de uma visita ao local que abriga o cluster. Das seis empresas convidadas, quatro compareceram. Apenas três delas entregaram as propostas preliminares (em 18/11/13). Em 29/11/13 foram divulgadas as propostas recebidas e duas enviaram à Comissão as propostas finais em 17/12/13. Em 18/12/13 a comissão se reuniu para escolher a empresa vencedora. Foram levados em conta itens como a maneira de comunicação entre as máquinas, a capacidade de cada uma delas, a velocidade de disco e a confiabilidade, o software escolhido e o desempenho nos testes. O resultado do processo seletivo foi divulgado em 20/12/13: a SGI foi a empresa selecionada para instalação e manutenção do supercomputador. As propostas recebidas eram semelhantes, mas a preferência foi dada para SGI porque, entre outros fatores, ofereceu maior garantia de suporte do software e melhor usabilidade nos testes de performance.
Capacidade e funcionamento
“Os primeiros testes já começaram e acreditamos que o cluster esteja totalmente operacional até o mês de junho” explica Leonardo José Martinussi, analista de sistemas responsável pela administração técnica do equipamento. O supercomputador – batizado provisoriamente de “ICE-X” – tem 2100 núcleos de processamento. “E a expectativa é que esse número chegue a 4 mil processadores quando o upgrade previsto pra daqui 2 anos for realizado. Para se ter uma comparação, um laptop comum normalmente tem apenas 4 núcleos de processamento. São 350 terabytes de espaço para armazenamento de dados, sendo que um computador pra uso pessoal tem cerca de 1 terabyte. De memória RAM são aproximadamente 13 teras (13.440 gigabytes) contra 8 gigas de um laptop normal. Outra medida da velocidade do equipamento é dada em FLOPS – do inglês Floating-point Operations per Second – que é o número de operações matemáticas básicas (como adição, subtração, multiplicação e divisão) realizadas por segundo. “Esse equipamento atinge cerca de 46 teraflops, o equivalente a aproximadamente 46 x 1012 (dez elevado a doze) = 46.000.000.000.000 operações por segundo”, detalha o professor responsável pelo ICE-X, Fabrício Simeoni de Sousa.
Comparando com outros computadores já instalados para pesquisa científica
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ICE-X (USP São Carlos) |
Águia (USP São Paulo) |
IBM P750 (Unicamp) |
ICE 8400 (IAG – USP São Paulo) |
GridUNESP (Unesp) |
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Processadores |
2100 |
1000 |
1280 |
2304 |
2944 |
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Memória |
13 TB |
25 TB |
5 TB |
4.6 TB |
4.3 TB |
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Storage |
350 TB |
25 TB |
224 TB |
15 TB |
206 TB |
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Processador |
E52680v2 |
E72870 |
Power 7 |
Opteron 6172 |
Xeon 2.83 GHz |
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FLOPS |
46 teraflops |
— |
37 teraflops |
20 teraflops |
33 teraflops |
(fonte: universidades)
Adaptações para a instalação do cluster
O cluster está instalado em uma sala de hospedagem no CeTI – Centro de Tecnologia da Informação de São Carlos, órgão da Superintendência de Tecnologia da Informação, que tem 130 metros quadrados. O processo de montagem do equipamento levou uma semana e foi feito no mês de março. Toda a operação de montagem foi gravada por uma câmera montada na sala de hospedagem.
Vídeo cedido pelo ICMC – Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação
Havia a necessidade de readequação da sala de hospedagem para receber os equipamentos do CEPID, do CeTI, da USP de São Paulo e de outros projetos. Roberto Marcelo Terrabuio, responsável pela hospedagem do cluster, explica que antes a instalação elétrica da sala seguia os padrões normais, como nas residências. Foi feito um projeto para aumentar a capacidade de hospedagem, recebendo mais equipamentos. “Trocamos o gerador de energia, os nobreaks, e precisamos refazer as instalações. Mas não optamos pelos cabos, porque não haveria mobilidade, nem atingiria a capacidade dentro da sala. Preferimos o barramento blindado (em inglês, busway) para passar energia. São barras de cobre de alta capacidade, onde não se corre o risco de choque elétrico. Como o busway tem as barras, cada cofre de derivação – onde estão as tomadas – pode ser encaixado em qualquer ponto dele”, conclui Terrabuio.”
Visualmente falando, o cluster está dentro de uma estrutura semelhante a uma grande caixa preta (enclausuramento frio) de 20,16 metros quadrados, onde existem duas fileiras de racks com um corredor no meio. Três racks são do cluster do CEPID-CeMEAI, e ocupam 2,88 metros quadrados. O sistema de refrigeração do equipamento é feito de dentro pra fora. O ar passa pelos racks e é jogado para as laterais dessa caixa preta, evitando assim o aquecimento do cluster. Esse sistema é chamado de corredor quente-frio.
Quem poderá usar o Cluster?
Fabrício explica que todos os pesquisadores do CEPID poderão usar a supermáquina, já que os recursos foram destinados pela da FAPESP via CEPID-CeMEAI. “Além disso, por se tratar de um equipamento multiusuário financiado pela FAPESP, ele também pode ser utilizado por outros pesquisadores do estado de São Paulo. Assim que o equipamento entrar em total operação, os interessados poderão fazer uma solicitação para sua utilização”, ele ressalta. A ideia também é criar um site onde haveria informações sobre o equipamento, instruções de uso e tutoriais.
A história do Cluster
Os supercomputadores começaram a ser fabricados nos anos 60 com a IBM, mas ganharam força nos anos 80, com os microprocessadores de alta performance, redes de alta velocidade e computação de alto desempenho. Também surgia a necessidade de uso para aplicações científicas e comerciais. O protótipo dos primeiros clusters tinham 16 processadores e fez sucesso, espalhando a novidade mundo afora.
O ranking dos supercomputadores
Atualmente o maior supercomputador do mundo é chinês e fica em Guangzhou. Foi batizado de Tianhe-2. No Brasil, o maior computador fica no Nordeste, no Senai da Bahia, seguido pelo supercomputador da Petrobrás, o Grifo-04, instalado no Rio de Janeiro.
Sobre o CeMEAI
O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.
As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Avaliação de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.
Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).
Texto: Carla Monte Rey – Assessoria CEPID-CeMEAI
Fotos: Carla Monte Rey/Roberto Terrabuio
Mais informações
Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609
E-mail: contatocemeai@icmc.usp.br
