Heeft Apple Computer Inc. een rol spelen in high performance computing voor de life sciences?
Al jaren worden de desktopsystemen van Apple door de wetenschappelijke gemeenschap omarmd vanwege hun gebruiksgemak, hoge prestaties en betaalbare prijs. Toch wordt tegenwoordig de meeste serieuze life science-berekening gedaan op computers van andere leveranciers.
Apple probeert daar verandering in te brengen met een een-tweetje: de Mac OS X-software die vorig jaar werd aangekondigd (en onlangs is geüpgraded) en de Xserve-hardwaresystemen.
Het in Cupertino, Californië gevestigde bedrijf positioneert de Xserve om te concurreren met high-end servers van Dell Computer Corp., IBM Corp. en Sun Microsystems Inc. De Xserve is gebouwd op de 1GHz PowerPC G4-processors van Apple en het Mac OS X-besturingssysteem is gebaseerd op Unix. Apple beweert dat de combinatie gebruikers zijn kenmerkende gebruiksgemak geeft, maar dan met een kick.
De server wordt geleverd in versies met enkele of dubbele processors. Apple zegt dat een Xserve met twee processors tot 15 gigaflops (of 15 miljard drijvende-kommabewerkingen per seconde) aan verwerkingskracht kan leveren.
De Xserve is ontworpen voor één slot in een standaard rack van 2,5 meter voor datacenterapparatuur. Er kunnen maar liefst 42 dual-processor Xserve-machines in één rack worden gestapeld, wat tot 630 gigaflops aan verwerkingskracht levert. Bovendien kan elke Xserve iets minder dan de helft (0,48) terabyte aan gegevens opslaan; een rek met 42 eenheden kan meer dan 20 TB opslag ondersteunen.
Veranderende percepties
Door de jaren heen heeft Apple het zijn supporters niet gemakkelijk gemaakt om hun aanvragen voor Apple- en Mac-producten te ontvangen serieus genomen door het IT-personeel van bedrijven, zelfs in life science-bedrijven waar veel onderzoekers Mac zijn liefhebbers.
Met de Xserve en Mac OS X heeft Apple zich tot het uiterste ingespannen om zijn reputatie van gebruiksgemak te behouden en tegelijkertijd de behoeften van ervaren IT-beheerders te respecteren.
Een voorbeeld: voor degenen die niet bekend zijn met Unix, biedt Apple een beheerconsole met grafische gebruikersinterface en wizards om veelvoorkomende taken uit te voeren. Met deze combinatie kunnen managers zich eenvoudig een weg banen door een proces, zoals het toevoegen van een printer aan de netwerk, terwijl het onderliggende systeem de details afhandelt van het laden van de printerstuurprogramma's en het configureren van de netwerk.
Dergelijke gebruiksvriendelijke benaderingen zijn prima voor beginners en anderen die niet bekend zijn met high-end netwerken, maar voor meer ervaren beheerders zijn GUI's niet nuttig en kunnen ze zelfs vertragen. "Ik ken de opdrachtregelitems voor de meest voorkomende Unix-instructies beter dan dat ik de verjaardagen van mijn kinderen ken", zegt een life science-netwerkbeheerder. “De invoer op de opdrachtregel is intuïtief voor mij. Ik gebruik ze al jaren. De grafische interface is niet intuïtief voor mij. Het is alsof Windows DOS verving, de meeste mensen zouden overschakelen naar de DOS-opdrachtregel om eenvoudige taken uit te voeren, zoals bestanden verplaatsen en kopiëren in plaats van door te nemen wat destijds leek op de ingewikkelde manier waarop Windows dat deed taken.”
Het siert Apple dat ze inzag dat Unix-gebruikers niet per se naar een GUI zouden springen, dus heeft het een opdrachtregelinterface toegevoegd. En het bedrijf heeft geprobeerd de Unix-puristen voor zich te winnen door de opdrachtregelinterface exact te dupliceren - zelfs door hetzelfde schermkleurenschema te gebruiken als in Unix-systemen.
Sommige experts zijn van mening dat Apple de juiste combinatie heeft gevonden. "Het is een ideale omgeving waar je via Mac OS X toegang hebt tot zowel Mac- als Unix-applicaties", zegt William Van Etten, een van de drie oprichters van het in Boston gevestigde BioTeam. Net, een adviesgroep die zich richt op het creëren en leveren van leverancier-neutrale informatica-oplossingen aan life science-bedrijven.
Apps de sleutel
Een sleutel tot de acceptatie van het Apple-platform is en is applicatie-ondersteuning geweest. In het verleden kreeg Apple kritiek omdat het niet zo'n breed scala aan applicaties voor zijn hardware had als beschikbaar was voor de traditionele pc en servers die eerst op DOS en daarna op Windows draaiden.
Dus vroeg Apple Xserve-ondersteuning aan van hoogwaardige applicatieleveranciers die de biowetenschappen bedienen. Samenvallend met de aankondiging van de Xserve-hardware kondigde Apple bijvoorbeeld aan dat databaseleveranciers Oracle Corp. en Sybase Inc., evenals de ontwikkelaar van gedistribueerde computersoftware Platform Computing Inc., ondersteunden de machine.
Oracle kondigde aan dat het een Mac OS X-versie van zijn Oracle9i-database en een versie van zijn clustering zou aanbieden software, genaamd Oracle9i Real Application Clusters, waarmee gebruikers Xserve-eenheden kunnen aggregeren tot een TROS. Platform Computing Inc. zei dat het bedrijven een manier zou bieden om Xserve-computers te gebruiken in een gedistribueerd computernetwerk via zijn Platform LSF-software voor werklastbeheer.
De belangstelling voor Mac OS X-toepassingen binnen de life science-gemeenschap is groot. De meeste veelgebruikte informatica-analyseprogramma's, zoals BLAST en HMMER, zijn geporteerd naar het besturingssysteem en zijn gemakkelijk verkrijgbaar bij Apple en andere bronnen.
Andere leveranciers hebben gebruik gemaakt van de Unix-aspecten van Mac OS X om hun producten naar de Xserve- en Mac-omgeving te brengen.
Deze zomer, bijvoorbeeld, verspreidde leverancier van computersoftware TurboGenomics Inc. heeft een Mac OS X-versie uitgebracht van zijn TurboBLAST-product voor sequentieanalyse - een versie van het BLAST-programma die is geoptimaliseerd om in een gedistribueerde omgeving te worden uitgevoerd. En het nieuwe TurboBench-softwareplatform voor geavanceerd gedistribueerd computergebruik van het bedrijf, waarmee wetenschappers kunnen rennen toepassingen in een gedistribueerde omgeving terwijl ze ook workflows kunnen automatiseren, ondersteunt Mac OS X-nodes.
"We maakten snel gebruik van de Unix-kern [van Mac OS X] en plaatsten TurboBLAST erop", zegt Andrew Sherman, Vice President of Operations van TurboGenomics. Het proces was vrij eenvoudig. “Mensen die bekend zijn met Unix zouden geen problemen moeten hebben. We vonden de portering erg eenvoudig.”
TurboGenomics was ook geïnteresseerd in de hardware. "We kwamen uit een wetenschappelijke computerachtergrond en merkten al vroeg dat de G4-processor eigenschappen had die zeer nuttig zouden zijn voor de levenswetenschappen", aldus Sherman. "Het werd duidelijk dat veel van de dingen die mensen in de bio-informatica deden, goed pasten bij de processor en het besturingssysteem."
Eerder dit jaar hebben Apple en Genentech Inc. profiteerde van de vectorverwerkingsmogelijkheden van de G4 en de eigenschappen van Mac OS X om een geoptimaliseerde versie van BLAST te ontwikkelen.
Deze zomer heeft de Numerical Algorithms Group Inc. (NAG) heeft een compiler uitgebracht voor Mac OS X. "Het is ons eerste nieuwe Mac-product in bijna 10 jaar", zegt Rob Meyer, president van de softwareleverancier. "We hadden compilers voor Unix en Linux, maar dit was de eerste voor Mac OS X."
Naast zijn compilers verkoopt het bedrijf van Meyer een verscheidenheid aan applicaties, waaronder softwarepakketten voor visualisatie en statistische analyse. De meeste applicaties draaien op high-end pc's, Unix-, Alpha- en Sun-computers.
Dus waarom de overstap naar de Mac-arena, en waarom nu? Meyer schrijft de hernieuwde interesse toe aan verschillende factoren binnen Apple zelf. Jarenlang keek Apple naar drie markten - K-12 onderwijs, desktop publishing en thuisgebruikers - om het bedrijf sterk te houden. En hoewel veel wetenschappers dol waren op hun Macs, kregen ontwikkelaars niet het gevoel dat Apple er volledig achter stond.
"We zouden van insiders van Apple horen dat wetenschappelijke en technische computers belangrijk waren, maar niet op het eerste niveau", zei Meyer. Erger nog voor ontwikkelaars: "Er zou geen hulp van Apple komen", zegt hij. "Je zou je eigen apparatuur moeten kopen en de kosten en risico's van het ontwikkelen van applicaties moeten dragen."
Maar de situatie is het afgelopen jaar radicaal veranderd. "We krijgen nu meer steun", zegt Meyer. "Het is een 'meet-you-halverwege'-benadering, waarbij ze apparatuur lenen en helpen met marketing."
Ontwikkelaars letten nu zeker op de Apple-markt. "Er zijn momenteel ongeveer 3.500 native applicaties beschikbaar voor Mac OS X", zegt Ken Bereskin, Apple's directeur van Mac OS X. "Dit omvat populaire Mac-applicaties en vele andere applicaties die zijn overgezet om op het [besturingssysteem] te draaien." Bijna elk type applicatie is vertegenwoordigd, variërend van kantoorproductiviteitsproducten tot high-end computerondersteund ontwerp programma's.
Leuk spelen
Terwijl Apple met Mac OS X aan de kant van de applicatie-ontwikkeling aan het werk is, moet het nog een andere zwakke perceptie overwinnen voordat het volledig kan doordringen in de life science-markt. Concreet moet het potentiële gebruikers ervan overtuigen dat zijn producten probleemloos in bedrijfsnetwerken passen.
Jarenlang, terwijl vrijwel iedereen NetWare IPX van Novell Inc. gebruikte en vervolgens TCP/IP voor hun netwerkprotocollen, gebruikte Apple een eigen protocol genaamd AppleTalk.
Voor degenen die alleen Apple-producten gebruikten, was AppleTalk geweldig: daarop gebaseerde netwerken waren eenvoudig in te stellen en te beheren. Maar het was buitengewoon moeilijk om computers op een AppleTalk-netwerk te laten communiceren met andere computers op een bedrijfsnetwerk.
Sinds enkele jaren ondersteunt Apple echter op standaarden gebaseerde manieren om computers in een netwerk te plaatsen. De computers van het bedrijf bevatten standaard een Ethernet-aansluiting en volledige ondersteuning voor TCP/IP, waardoor ze gemakkelijker kunnen worden opgenomen in bedrijfsnetwerken.
Apple ging onlangs een stap verder: de nieuwste release van Mac OS X Jaguar bevat veel geavanceerde beheerfuncties, waaronder ondersteuning voor het lichtgewicht directory access protocol (LDAP) dat het gemakkelijker maakt om bestaande LDAP-servers aan te boren op andere apparaten. Ondersteuning voor LDAP kan de tijd verminderen die een IT-medewerker moet besteden aan het beheren van een netwerk. Als er bijvoorbeeld al toegangsrechten en privileges voor gebruikers zijn gedefinieerd voor een ander deel van het netwerk of voor een ander netwerkapparaat, en deze informatie wordt opgeslagen in een LDAP-directory, hoeft het IT-personeel deze niet opnieuw in te voeren — Apple-systemen met Mac OS X kunnen de informatie.
Bovendien bevat Jaguar een nieuwe werkgroepbeheerder die het gemakkelijker maakt om computers te configureren en rechten te verlenen om ze te gebruiken. Deze nieuwe functies, gecombineerd met enkele tools voor beheer op afstand in de eerdere release van het besturingssysteem, zijn allemaal van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat Apple-producten worden geaccepteerd door IT-personeel.
“Dit soort functies zijn essentieel als de systemen in een bestaand netwerk moeten worden geplaatst”, zegt Charles Boatwright, president van Remote Management Consulting, een systeemintegrator met expertise in Linux en Unix clusters. “Managers hebben tools nodig die hen op elk moment informatie geven over de status van hun servers en die hen op de hoogte brengen van mogelijke problemen voordat ze een server uitschakelen. Ze hebben ook hulpmiddelen nodig die hen helpen bij het oplossen van problemen zodra ze zich voordoen.”
Xserve lijkt aan al deze eisen te voldoen. Managers kunnen een browser gebruiken om via een netwerk veilig toegang te krijgen tot de beheersystemen van de Xserve. Vanuit de browser kan de beheerder de status van de server bekijken, zaken als prestaties (CPU-gebruik, beschikbaarheid van schijfruimte, etc.) noteren en welke applicaties draaien.
Bovendien kunnen de beheertools potentiële problemen voorkomen door zaken als de interne temperatuur van de computer te volgen de server en de prestaties van de koelventilatoren, die beide essentieel zijn om oververhitting en de daaruit voortvloeiende oververhitting te voorkomen loopt vast.
Dergelijke tools van een serverleverancier zijn handig, maar veel managers geven er de voorkeur aan één beheersysteem van een hoger niveau te gebruiken om toezicht te houden op alle apparaten in hun netwerk. Daartoe heeft Apple ondersteuning van Hewlett-Packard Co. geregeld voordat de Xserve werd aangekondigd, zodat de machine kan worden beheerd via de veelgebruikte HP OpenView-beheersoftware.
Dit betekent dat een manager HP OpenView kan gebruiken om alle apparaten in een netwerk te bewaken en te beheren, inclusief routers, switches en servers van meerdere leveranciers, waaronder Xserve van Apple. "Dit vereenvoudigt de zaken enorm", zegt William Perkins, een onafhankelijke netwerkadviseur. “Meestal gebruiken bedrijven bovenliggende beheersystemen om hun hele netwerk in de gaten te houden. Als er zich een probleem voordoet in een apparaat zoals een server, geeft het apparaat de informatie door aan een beheerconsole, waar een systeembeheerder het probleem kan identificeren.”
Resterende problemen
Een laatste uitdaging die Apple zal moeten overwinnen, is de perceptie dat Apple-oplossingen duur zijn.
Managers die gebruik willen maken van de functies van Mac OS X denken soms, misschien onterecht, dat de prijs hoog is omdat ze Apple- of Mac-hardware moeten kopen om het te gebruiken. Als ze daarentegen al Windows NT gebruiken, zijn de kosten om over te stappen op een andere versie van Windows, Linux of Unix slechts een software-upgrade.
Ondertussen hebben sommige onderzoekers een ander probleem vastgesteld: namelijk het ontbreken van bioinformatische benchmarks op het systeem. (Ten tijde van de pers waren er geen onafhankelijke benchmarktests beschikbaar.) Sommige onderzoekers hebben benchmarktests van BLAST uitgevoerd op preproductiemachines, maar aarzelen om de resultaten te delen.
Ondanks de resterende problemen lijkt de Xserve de interesse van de life science-markt te krijgen.
"Het is onwaarschijnlijk dat we hele rasters van [Xserve-machines] zullen zien", zegt Phil Emer, hoofdarchitect van het North Carolina Supercomputing Center. "Integendeel, we zien waarschijnlijk Xserve-clusters opgenomen in rasters." Emer merkt op dat hij al een verzoek heeft gehad van een van zijn aangesloten scholen om een Xserve-systeem met 50 knooppunten toe te voegen aan het bestaande netwerk.
Emer, Van Etten en anderen lopen traditioneel voorop bij de inzet. Hun acceptatie van de nieuwste inspanningen van Apple suggereert dat het bedrijf inderdaad een rol te spelen heeft in de high-end informaticamarkt.