Con sus orígenes en el Estudio General de Valencia fundado en 1499, la Universidad de Valencia (UV) se ha convertido en una institución de prestigio y en referente de la investigación en España. De hecho y según el ranking de Instituciones de Investigación 2010 de SCImago, la UV es la sexta institución investigadora en España y ocupa las posiciones 79 y 266 en Europa Occidente y el mundo, respectivamente.
  La UV se organiza en tres grandes campus –Blasco Ibáñez, Tarongers y Burjasot-Paterna-, y cuenta además con diferentes delegaciones, centros adscritos y extensiones, sumando alrededor de 48.000 alumnos entre todas sus titulaciones, más de 3.500 docentes e investigadores y en torno a 1.700 empleados de administración y servicios.   En tanto que responsable de la prestación de servicios TI, el Servicio de Informática de la UV, que suma 85 personas -40 técnicos superiores- y tiene al frente a José Antonio Vázquez, se encarga de ofrecer a los miembros de la comunidad universitaria la posibilidad de ejecutar aplicaciones científicas y docentes en máquinas diseñadas específicamente para este fin.
La carrera de la UV en materia de supercomputación se inicia en los años 90 con un mainframe de IBM que a posteriori se destinó a tareas de gestión, adquiriéndose ya en 2003 el primer equipo SGI, bautizado como CESAR. “Se trataba de una máquina Itanium 2 que supuso una inversión muy importante y marcó un punto de inflexión”, señala Vázquez, para precisar que “se aprovecharon unas dotaciones públicas especiales para Parques Científicos y accedimos a subvenciones especiales ya que la inversión superaba el millón de euros y era imposible realizarla con recursos propios”.
En 2006 entra en escena en la UV Multivac, un cluster de equipos HPque, como apunta Vázquez, “tienen acceso a 16 Gb de RAM por nodo”. Se trata, por tanto, de un entorno “orientado al cálculo secuencial y, de hecho, tiene mucho éxito ya que hay muchos usuarios con trabajos secuenciales o con un nivel muy bajo de paralelismo”. Así, pues, Multivac no sólo resulta muy útil para los investigadores que prefieren no tocar código, sino que también ha permitido descargar los otros entornos porque “había mucho trabajo secuencial en máquinas de cálculo paralelo”.
Con estos dos entornos, la UV respondía a dos paradigmas de computación diferentes con dos sistemas de cálculo diferenciados: por un lado, un sistema aplicado a la ejecución de aplicaciones monoprocesador que requieren de una gran cantidad de memoria o aplicaciones multiprocesador programadas en OpenMP y MPI; y, por otro lado, un cluster de máquinas individuales e interconectadas con una red Gigabit que configuran un entorno diseñado para ejecutar aplicaciones monoprocesador de bajo consumo de recursos, pero que tienen que ejecutarse un número elevado de veces.
Tirant, el impulso de la RES
Yendo un paso más allá y gracias a la colaboración con la Red Española de Supercomputación (RES), la UV se dotó en 2007 del superordenador Tirant, que constituye uno de los nodos de la RES, creada en marzo de 2006 con el impulso del Ministerio de Educación y Ciencia, y de la que actualmente forman parte otros seis superordenadores: el MareNostrum del Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), el Magerit de la Universidad Politécnica de Madrid (UPV), La Palma del Instituto de Astrofísica de Canarias, Altamira de Universidad de Cantabria, Picasso de la Universidad de Málaga y CaesarAugusta de la Universidad de Zaragoza.
Como indica Vázquez, “Tirant es un equipo de memoria distribuida de alta escalabilidad”. Formado por 512 procesadores PowerPC 970FX+ a 2,2 Ghz y con 1 Tb de memoria, el superordenador Tirant se basa en una arquitectura creada en 1991 por una alianza de Apple, IBM y Motorola; e interconectados por una red Myrinet, que garantiza la transferencia de datos entre los equipos a una velocidad de 4 Gbps y con una latencia de tan solo 4 microsegundos.
La infraestructura consta además de 5 servidores IBM pSeries que gestionan 9,2 Tb de disco duro, proporcionando una potencial total de 4,5 Teraflops, es decir, que Tirant es capaz de realizar 4,5 billones de operaciones en coma flotante por segundo.
El nodo corre sobre Suse Linux y se ha integrado en el anillo de 30 kilómetros de fibra óptica que recorre los tres campus de la UV facilitando su acceso vía intranet a 10 Gbps. Inaugurado en enero de 2008, Tirant supuso una inversión de 1,2 millones íntegramente financiados por el Gobierno de España. De hecho, “Tirant procedía de la renovación del parque del BSC-CNS ya que en la RES nos nutrimos de las renovaciones del MareNostrum, de modo que no nos cuesta nada”, señala Vázquez, para precisar que “corrimos con los costes de instalación y adecuación de la sala, ya que Tirant se encuentra en una sala especial debido a sus especiales requerimientos de climatización, pero no tuvimos que pagar la adquisición”.
El director del Servicio de Informática de la UV entiende que esta política implica ventajas: “primero, nos permite optimizar el aspecto económico ya que, aún siendo equipos de segunda generación, siguen siendo muy potentes; y, segundo, implica una estandarización de los equipos de la RES garantizando la compatibilidad binaria, de forma que un investigador de Valencia, por ejemplo, podría irse al nodo de Santander y correr el mismo programa que utiliza en Valencia”.
Además, apostilla Vázquez, “se establecen importantes sinergias a nivel de soporte y grupos de trabajo”. No obstante, Vázquez reconoce un potencial inconveniente en este modelo ya que “para bien y para mal, estás casado con una marca”, pero considera que “la RES supone para la comunidad investigadora un nivel de colaboración que nunca antes ha existido y una facilidad de uso de los recursos impresionante”.
Potencia Llúis Vives
En este escenario, la UV ha registrado un nuevo hito con la incorporación a su pool de recursos de supercomputación de un nuevo superordenador de memoria compartida, el nuevo SGI Altix UV 1000, bautizado como Lluís Vives en homenaje al humanista y filósofo, y el cual viene a sustituir al antiguo equipo SGI Altix 3700, CESAR, que probablemente se incorporará al museo de la UV.
La selección del SGI Altix UV estuvo fundamentalmente determinada por su escalabilidad. Y es que “después de evaluar las alternativas en el mercado para sustituir al anterior SGI, lo único que encontramos verdaderamente escalable era el SGI Altix UV, de modo que hicimos un concurso restringido que se adjudicó después del pasado verano con una inversión del orden de 240.000 euros”.   No en vano y de cara a un potencial crecimiento, el SGI Altix UV 1000 permite crecer hasta los 2.048 núcleos y su arquitectura está preparada para soportar hasta 262.144 núcleos. Así y de acuerdo con Vázquez, la llegada del SGI Altix UV “supone el inicio de una nueva etapa, fundamentalmente por la simplificación en el uso y la reducción del consumo de recursos que implica, sobre todo desde el punto de vista energético”. Ciertamente y con respecto a CESAR, el Lluís Vives supone doblar la potencia anteriormente disponible a un coste cinco veces inferior, con la ventaja añadida que implica poder llevar a cabo la migración de todas las aplicaciones sin problemas.
Tras la configuración de software (instalación de compiladores, software científico, sistemas de colas, etc.), llevada a cabo en los últimos meses de 2010, se realizaron una serie de pruebas, incluyendo el test de potencia Linpack, utilizado en la elaboración del Top500. La prueba arrojó un resultado de 1,46 Tflops, lo que supone un 88% de la potencia teórica. Eso significa que el nuevo SGI Altix UV 1000 consigue cuatro veces más potencia en una cuarta parte del espacio del antiguo Altix, es decir, una densidad computacional 16 veces mayor.
El objetivo era arrancar el Lluís Vives antes de las pasadas navidades, pero finalmente su entrada en producción no se produjo hasta hace algo más de un mes debido a que fue necesario superar ciertas dificultades. “Tuvimos alguna dificultad inicial en la instalación relacionada con la conexión de red, pero el problema quedó solucionado el pasado enero”.
El Lluís Vives está configurado con 156 núcleos de cálculo (26 procesadores Intel Nehalem EX a 2,66 GHz hexacore) y suma 832 Gb de memoria compartida. A nivel de almacenamiento, el equipo de SGI dispone de una controladora doble Infinite Storage 220, con cuatro puertos FiberChannel de 4 Gbits, que gestiona un total de 18 Tb en disco. El Altix UV 1000 ejecuta una imagen única de sistema operativo (SSI), en este caso Suse Linux Entreprise Server 11 Service Pack 1, con el ProPack 7 de SGI.
Estas características permiten a los usuarios el trabajo con los grandes volúmenes de datos que se manejan en los proyectos de investigación sin las limitaciones propias de las tecnologías de computación tipo clúster. “El Lluís Vives”, explica Vázquez, “fundamentalmente se utiliza para simulaciones que necesiten tener en memorias grandes matrices, estructuras de datos matriciales, y en la medida en que tengas más memoria, más grande puede ser la matriz”.
A pesar de haber entrado recientemente en producción, ya se contempla una posible ampliación del Lluís Vives ya que “contamos con un presupuesto de 200.000 euros a través del Departamento de Astronomía y Astrofísica, que es un usuario muy intensivo de este entorno de memoria compartida”, detalla Vázquez, para apostillar que “la idea es una ampliación de entre el 30 y el 40% de cores y de memoria”.
Modernización de Multivac
Junto a la reciente entrada en producción del Lluís Vives, la UV ha registrado un hito menor, pero no por ello menos importante. Se trata de la ampliación de su cluster de supercomputación Multivac, un avance que ha implicado la adquisición e integración de cuatro nuevos servidores de cálculo.
Adquiridos a través de la empresa Ainfor Assesors Informàtics, que resultó adjudicataria del correspondiente concurso por un montante de 46.843 euros, cada uno de las unidades contiene cuatro nodos (excepto un servidor que sólo tiene 2 nodos con GPUs), con un procesador de 4 cores y 16 Gb por nodo; de modo que la ampliación aporta un total de 56 cores y 224 GB adicionales a los ya existentes: en total, 232 cores, 696 Gb y 2 GPU Nvidia Quadro FX5800. El avance, que permite a la UV ofrecer por primera vez la tecnología GPU a la comunidad investigadora, viene también a reforzar el parque de supercomputación de la UV y a impulsar, por tanto, la actividad investigadora.
Proyectos multidisciplinares
Entre los principales proyectos de investigación y cálculo científico que se llevan a cabo en la UV, destaca su participación, a través del Grupo de Astronomía y Ciencias del Espacio, en la construcción del Imax, un telescopio para la investigación solar desarrollado por la NASA. También es remarcable su contribución al estudio de enfermedades genéticas humanas como el Alzheimer o la neurogénesis, la utilización terapéutica de células madre neuronales, así como las investigaciones sobre biología molecular.
No obstante y como subraya José Antonio Vázquez, cabe destacar que “los recursos de supercomputación están extendiéndose más allá de la propia UV”. “Aparte de los grupos de investigación propios de la UV, que hacen un uso intensivo de estos recursos estimado en más de seis millones de horas de cálculo al año -el 75% corresponden a Tirant-, damos servicio a grupos de investigación interdisciplinares de otras universidades, sobre todo de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), lo que nos ha valido el reconocimiento del Ministerio de Educación como Campus de Excelencia Internacional”.
A la espera de la renovación del MareNostrum
En la nueva etapa que ha abierto la Universidad de Valencia (UV) con la puesta en marcha del Lluis Vives, también está prevista la ampliación de Tirant. “La estamos esperando como agua de mayo”, reconoce el director del Servicio de Informática de la UV. Y es que dicha ampliación estaba prevista para finales de 2010, pero se ha visto pospuesta.
Así, pues, el Tirant suma en estos momentos 512 procesadores IBM JS20 pero “la previsión es elevar esa cifra hasta los 1.500 este año”. El avance depende del Barcelona Supercomputing Center -Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) ya que está anunciada una renovación de los procesadores IBM JS21 del MareNostrum y la UV ya ha pedido cuota. “La petición está hecha y tenemos 1.024 procesadores reservados”, apunta Vázquez, para subrayar que este avance “supondría triplicar la potencia de Tirant”.
