Жуырда ғана Қазақстан Орталық Азиядағы ең қуатты суперкомпьютерді сатып алғаны ел ішінде қызу талқыланған болатын. Ол машина жақында ҚР Цифрлық даму, инновациялар және аэроғарыш өнеркәсібі министрлігінің жаңа дата-орталығына орнатылады. Әрине, мұндай техниканың арзан болмасы анық. Бірақ ең бастысы – ол шын мәнінде жұмыс істеп, мүмкіндігінше көп адамға пайда әкелсе екен дейміз. Дегенмен, қазақстандықтардың басым бөлігі суперкомпьютердің не екенін, оның қандай мүмкіндіктер беретінін толық біле бермейді. Ал мұндай озық технологияларды жеке компаниялардан бастап студенттер, стартап иелері, ғылым, экология саласы және тұтас елдің дамуы үшін қалай қолдануға болатыны – үлкен сұрақ.
Технология әлеміндегі ең күрделі құбылыстарды да түсінікті етіп жеткізе алатын сарапшылардың бірі – Тахир Такабаев. Жоғары өнімді есептеуіш машиналардың қалай жұмыс істейтінін түсіндіріп, негізгі ұғымдарға тоқталып қана қоймай, дата-орталыққа экскурсия жасауға келісім берген кәсіпкер бізге жолбасшы болды. Ол бұл салада 15 жылдан бері еңбек етіп келеді. Алматыда тәуелсіз коммерциялық деректер орталығын салып, қуаттылығы 1,2 МВт болатын энергия блогы мен 120 серверлік сөре орнатқан.
Тахир Маратұлы – физика-математика ғылымдарының кандидаты. Ғылыми-педагогикалық тәжірибесі отыз жылдан асады, жиырмадан астам ғылыми еңбектің авторы. Әр жылдары Математика институтының (ҚазКСР ҒА) Компьютерлік орталығын, ұлттық компаниялар мен ірі коммерциялық құрылымдардың Ақпараттық технологиялар департаментін басқарған.
Онымен бірге біз дата-орталықты аралап, Онымен бірге біз дата-орталықты аралап, оның жұмыс істеу жүйесін танып білеміз. Кейіннен суперкомпьютердің қазіргі мәселелері, болашағы және өзге де қызықты қырлары жайлы сөз қозғалады.
Суперкомпьютер (HPC) дегеніміз не?
HPC – ағылшын тіліндегі High-Performance Computing тіркесінің қысқартылған нұсқасы. Қазақшаға аударғанда – жоғары өнімді есептеулер.
Шын мәнінде, суперкомпьютер дегеніміз – көптеген қуатты серверлердің бір жүйеге біріктірілген кешені. Онда түрлі құрамдас бөліктер бар: процессорлар (CPU), графикалық жеделдеткіштер (GPU), желі және деректер қоймалары. Мұндай жүйеде бір мезетте мыңдаған сервер жұмыс істей алады.
Суперкомпьютерлердің әдеттегі сервер бөлмелеріне сыймайтыны белгілі. Мұндай алып жүйелер арнайы герметикалық аймаққа орнатылады. Бұл – толық оқшауланған, температурасы мен ауа айналымы қатаң бақыланатын ерекше ғимарат. Мұнда температура +15°С-тан төмен түспей, +25°С-тан аспауы тиіс. Сонымен қатар үздіксіз электр қуатымен қамтамасыз ету, кернеудің тұрақтылығы және апатты жағдайда өшіп қалмаудың алдын алу қатаң сақталады. Міндетті шарттардың бірі – өрт сөндіру жүйесінің болуы.
Әдетте бір суперкомпьютер кемінде 50 серверлік сөреге (42U стандарты бойынша) орнатылады. Мәселен, Мәскеу мемлекеттік университетіндегі «Ломоносов» суперкомпьютері 104 серверлік сөреге сыйғызылған.
Жүйенің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін ғимарат периметріне қуатты кондиционерлер қойылады. Олар ауаның үздіксіз айналымын реттеп, жабдықтың қызып кетуіне жол бермейді.
Суперкомпьютерлер орналасқан деректер орталықтары өте көп электр қуатын қажет етеді. Сол себепті әрбір кешенде жеке трансформаторлық қосалқы станция қарастырылады.
Тахир Маратовичтің айтуынша, деректер орталығының электр тұтынуы ірі тұрғын үй кешенінің барлық лифті мен кондиционерін қосқандағы көлемімен шамалас. Ай сайынғы орташа тұтыну – 1 мегаватт, яғни 720 мың киловатт-сағат. Бүгінгі тарифпен есептегенде, тек электр қуатына жұмсалатын шығын 20 миллион теңгеге жуықтайды.
Қалада жарық өшкен жағдайда бірден іске қосылатын қуаты 1 мегаватт болатын генератор қарастырылған.
Электр қуаты әуелі трансформаторлық қосалқы станциядан орталыққа жеткізіледі. Алайда ондағы ток үнемі тұрақты бола бермейді. Кернеудің төмендеуі, жарықтың қайта-қайта сөніп-жану жағдайлары жиі кездеседі.
– Мұның бәрін кезекші мамандар бақылап отырады. Қалалық желілер кейде күніне бірнеше мәрте «жыпылықтап» қалады. Әр жағдайды олар қызметтік чатқа тіркейді. Бір күнде қатарынан 15 ретке дейін қайталанатын кездер де болады, – дейді Тахир Маратович.
Деректер орталығының тоқсыз қалмауы үшін арнайы тұрақтандырғыш қондырғылар мен аккумулятор батареялары қолданылады. Олар жабдықты тұрақты әрі таза қуатпен қамтамасыз етіп, жүйенің іркіліссіз жұмысын сақтайды.
Деректер орталығының барлық қондырғылары мен серверлеріне мыңдаған кабель тартылады. Олар екі тоннаға дейінгі салмақты көтере алатын арнайы металл науаларға орналастырылады.
Серверлік сөрелер герметикалық аймақта сақталады. Бұл тек температура мен желдетуді тұрақты ұстап тұру үшін ғана емес, сонымен бірге өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін де қажет. Себебі серверлерге өте жоғары электр ағындары келеді, ал ол өз кезегінде өрт қаупін тудыруы мүмкін.
Осындай жағдайлардың алдын алу үшін деректер орталығында автоматты өрт сөндіру жүйесі орнатылған. Температура көтерілгенде немесе түтін пайда болғанда ол бірден іске қосылып, жабық кеңістікті инертті газбен толтырады. Соның арқасында жану процесі тоқтайды.
Қауіпсіздікті күшейту мақсатында нысанның ең маңызды нүктелеріне бейнебақылау камералары орнатылған.
Бұдан бөлек, барлық техникалық көрсеткіштер үнемі бақыланып, деректер кезекші инженерлерге жіберіліп отырады. Олар жүйенің үздіксіз әрі қауіпсіз жұмысын қадағалайды.
Дата-орталықтың жұмысы сырт көзге қарапайым көрінгенімен, шын мәнінде ол — үлкен еңбекті, үздіксіз бақылауды және қомақты қаржыны талап ететін күрделі жүйе.
Тілші: Бірақ бұл тек айсбергтің ұшы ғана ғой? Барлығы бұдан әлдеқайда күрделі емес пе?
Тахир Маратович: Мұндағы әрбір тетік үздіксіз әрі сапалы қызмет көрсетуді қажет етеді. Серверлерді күтіп ұстау, салқындату жүйелерінің жұмысын тексеру, аккумулятор батареяларын уақытылы ауыстыру – мұның бәрін тек білікті мамандар атқара алады. Ал мұндай мамандар әлемде қашанда қымбат тұрады.
Сонымен қатар, ең қуатты процессордың өзі тез ескіріп қалады. «Мур заңы» әлі күшінде: екі жыл өтсе болды, одан да мықты әрі жаңа процессор шығады. Серверлердің бір бөлігі процессорларға (CPU) сүйенсе, енді бірі бейнеқарталарға (GPU) арқа сүйейді. Егер желі, процессор немесе графикалық карта ескірсе, бүкіл суперкомпьютер жарамсыз болып қалады. Бес жыл бұрын «қуатты» деп саналатын кез келген процессор қазір қымбат қоқысқа айналады. Уақтылы жаңартпаса, ол компания бюджетіне ауыр салмақ түсіріп, технология дамуын алға сүйрейтін емес, керісінше тежейтін факторға айналады.
Сондықтан қызмет көрсету, мамандарға төленетін ақы, жабдықтарды алмастыру, электр энергиясы секілді шығындардың бәрі үлкен қаржылық салымдарды қажет етеді. Сол себепті суперкомпьютер іске қосылған алғашқы күннен бастап-ақ оны тиімді жобаларға жүктеп, шығынын өтейтін қаржылық қайтарымы бар міндеттермен қамтамасыз ету керек. Оның амортизациясы жылына кем дегенде 20–30 пайызды құрауы шарт.
Мен осы жобамды он екі жыл бұрын қолға алғанымда, қаржы табу оңай болмады. Банктердің өкілдері менсінбей, тіпті күліп қарағандары да болды. Ал салаға жауапты мемлекеттік мекемелер жобаны мүлдем болашағы жоқ деп санады. Ақыр соңында тек бір банк шағын ғана қаржыландыруға келісім берді. Сол қаражат толыққанды болмаса да, жобаны бастауға мүмкіндік берді. Содан бері біздің Дата-орталық үздіксіз жұмыс істеп келеді, мүмкіндіктерін де біртіндеп арттыруда. Әрине, қалағандай қарқынмен емес.
Бұл орайда «Даму» кәсіпкерлікті қолдау қорының көмегін ерекше атап өткім келеді. Олар шағын және орта бизнесті қолдау үшін құрылған мемлекеттік ұйым. «Даму»-дың бағдарламаларының ішінде банктік несиелердің пайыздық мөлшерлемесін субсидиялау тетігі бар. Яғни пайыздың жартысын мемлекет төлеп береді. Менің жағдайымда бұл бағдарлама жүз пайыз тиімді болды. Егер олардың қолдауы болмағанда, бәлкім, мен жобаны бастауға тәуекел етпес едім.
Қазір біз жаңа сервер залын орнатып жатырмыз. Онда 42U стандартындағы 26 сөреге орын қарастырылған. Әр шкафқа 20 кВт қуат жеткізіледі. Ал салқындатуды қуаты 30 кВт болатын 12 қатарлы кондиционер қамтамасыз етпек.
Тілші: Ал Қазақстанда тағы қай жерлерде суперкомпьютерлер орнатылған? Олар қаншалықты тиімді пайдаланылуда?
Тахир Маратович: Бүгінде еліміздегі ең ірі деректер орталығы Павлодар қаласында орналасқан. Ол «Қазақтелеком» акционерлік қоғамына тиесілі. Мұнда 300-ге жуық серверлік сөрежұмыс істеп тұр.
Салыстыру үшін айтсақ, Үндістандағы ең ірі деректер орталығы 10 мың шкафқа дейін сыйғыза алады. Масштабтағы айырмашылықты осыдан-ақ аңғаруға болады. Дегенмен, Павлодардағы орталықта суперкомпьютер жоқ.
Тарихқа үңілсек, Қазақстанда заманауи түсініктегі екі суперкомпьютер орнатылған болатын. Оның бірі ҚБТУ-да, екіншісі ҚазҰТУ-да тұрды. ҚБТУ-дағы суперкомпьютер кезінде 3 миллион долларға сатып алынған. Ал ҚазҰТУ-ға орнатылған құрылғыны Кореяның халықаралық ынтымақтастық ұйымы KOICA сыйға тартқан. Алайда уақыт өте келе олардың екеуі де моральдық тұрғыда ескіріп қалды. Шын мәнінде, күткен үмітті ақтамай, толық қуатында пайдаланылмады.
Қазір елімізде үш суперкомпьютерді іске қосу жоспары бар. Оның бірі – Цифрлық даму министрлігінде, екіншісі – «Қазақтелекомда». Үшіншісі де ресми түрде жарияланған, бірақ әзірге нақты қай мекемеге тиесілі екені толық айтылған жоқ.
Тахир Маратович: Сондай-ақ, жақында ҚазҰУ-ға да жаңа суперкомпьютер табысталды. Оны Қазақстанға Қытай Халық Республикасы сыйға берген болатын. Жоба аясында 400 серверлік процессорлық блок (CPU) және 40 графикалық блок (GPU) жеткізілді. Қытайлық тараппен жасалған келісім бойынша, деректер орталығын жабдықтау міндеті ҚазҰУ-ға жүктелді. Қазір жұмыс жүріп жатыр, бірақ уақыт тығыз. Жақында олардың өкілдері біздің деректер орталығында болып, тәжірибе алмасып, қандай қателіктерден сақтану керегін талқыладық. Сондай-ақ, алдағы атқаратын міндеттер мен саладағы ортақ мәселелерді бірге қарастырдық.
Еске салсам, бірнеше онжылдық бұрын «Қолданбалы математика» мамандығында оқитын студенттер үшін ЕС-1022 және БЭСМ секілді сол дәуірдің суперкомпьютерлерінде жұмыс істеу құнды тәжірибе болған. Бүгінде ҚазҰУ-дағы hPC де қазіргі жас буынға осындай бастау алаңы болып берілсе игі.
Бірақ бір мәселе бар: суперкомпьютердің орташа «өмір жасы» небәрі 5–6 жыл. Ал ҚазҰУ-дағы құрылғыны орнату жұмыстары екі жылдан бері созылып келеді. Сол уақыт аралығында бұл hPC негізделген infiniband желісі дамуын тоқтатты. Яғни, біз тағы да уақытымызды босқа өткізіп, мүмкіндігімізді толық пайдалана алмай отырған сияқтымыз.
Ал МЦРИАП пен «Қазақтелекомдағы» суперкомпьютерлер туралы техникалық мәлімет аз. Ресми іске қосылып, нақты практикалық міндеттер шешіле бастағанда ғана олардың әлеуетін бағалай аламыз. Өйткені ақыр соңында бұл құрылғылардың құны Қазақстан бюджеті есебінен төленетін болады.
Бұл тақырып өте ауқымды әрі өзекті. Алдағы уақытта біз саладағы түйткілді мәселелер мен суперкомпьютерлерді тиімді пайдаланудың болашағына арнайы тоқталатын боламыз.
