Czy Apple Computer Inc. mają do odegrania rolę w wysokowydajnych obliczeniach dla nauk przyrodniczych?
Od lat komputery Apple cieszą się dużym uznaniem społeczności naukowej ze względu na łatwość obsługi, wysoką wydajność i przystępną cenę. Jednak najpoważniejsze obliczenia w naukach przyrodniczych są dziś wykonywane na komputerach innych dostawców.
Apple próbuje to zmienić jednym uderzeniem: oprogramowaniem Mac OS X ogłoszonym w zeszłym roku (i niedawno zaktualizowanym) oraz systemami sprzętowymi Xserve.
Firma z Cupertino w Kalifornii pozycjonuje Xserve, aby konkurować z zaawansowanymi serwerami firm Dell Computer Corp., IBM Corp. i Sun Microsystems Inc. Xserve jest zbudowany na procesorach Apple PowerPC G4 1 GHz, a system operacyjny Mac OS X jest oparty na systemie Unix. Apple twierdzi, że połączenie to zapewnia użytkownikom charakterystyczne funkcje ułatwiające obsługę, ale z kopnięciem.
Serwer występuje w wersjach z jednym lub dwoma procesorami. Apple twierdzi, że dwuprocesorowy Xserve może dostarczyć do 15 gigaflopów (lub 15 miliardów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę) mocy obliczeniowej.
Xserve jest przeznaczony do zajmowania jednego gniazda w standardowym 8-stopowym stojaku na sprzęt centrum danych. W jednym stojaku można ustawić nawet 42 dwuprocesorowe maszyny Xserve, zapewniając do 630 gigaflopów mocy obliczeniowej. Ponadto każdy serwer Xserve może przechowywać nieco mniej niż połowę (0,48) terabajta danych; 42-jednostkowy stojak może obsłużyć ponad 20 TB pamięci masowej.
Zmiana postrzegania
Przez lata Apple nie ułatwiało swoim zwolennikom uzyskiwania próśb o produkty Apple i Mac traktowany poważnie przez korporacyjny personel IT — nawet w firmach zajmujących się naukami przyrodniczymi, w których wielu badaczy to Mac miłośnicy.
W przypadku Xserve i Mac OS X firma Apple dołożyła wszelkich starań, aby zachować swoją reputację w zakresie łatwości obsługi, a jednocześnie szanować potrzeby doświadczonych administratorów IT.
Przykład: dla tych, którzy nie znają systemu Unix, firma Apple oferuje konsolę administracyjną z graficznym interfejsem użytkownika oraz kreatory ułatwiające wykonywanie typowych zadań. Ta kombinacja pozwala menedżerom po prostu przejść przez proces, taki jak dodanie drukarki do sieci, podczas gdy podstawowy system obsługuje szczegóły ładowania sterowników drukarki i konfigurowania sieć.
Takie łatwe w użyciu metody są dobre dla nowicjuszy i innych osób, które nie są zaznajomione z zaawansowanymi sieciami, ale dla bardziej doświadczonych administratorów graficzne interfejsy użytkownika nie są pomocne, a wręcz mogą ich spowolnić. „Znam wpisy w wierszu poleceń dla najpopularniejszych instrukcji systemu Unix lepiej niż daty urodzin moich dzieci” — mówi jeden z administratorów sieci nauk przyrodniczych. „Wpisy w wierszu poleceń są dla mnie intuicyjne. Używam ich od lat. Interfejs graficzny nie jest dla mnie intuicyjny. To tak, jakby system Windows zastąpił DOS, większość ludzi przełączała się do wiersza poleceń DOS, aby wykonywać proste zadania, takie jak przenoszenie i kopiowanie plików zamiast przechodzenia przez coś, co w tamtym czasie wydawało się zawiłe, jak robił to Windows zadania”.
Apple, trzeba przyznać, uznało, że użytkownicy Unixa niekoniecznie będą skakać do GUI, więc włączyło interfejs wiersza poleceń. A firma próbowała przekonać purystów Uniksa, dokładnie powielając interfejs wiersza poleceń — nawet używając tego samego schematu kolorów ekranu, który można znaleźć w systemach Unix.
Niektórzy eksperci uważają, że Apple trafił na właściwą kombinację. „To idealne środowisko, w którym masz dostęp zarówno do aplikacji Mac, jak i Unix przez Mac OS X” — mówi William Van Etten, jeden z trzech założycieli firmy BioTeam z siedzibą w Bostonie. Net, grupa konsultingowa, która koncentruje się na tworzeniu i dostarczaniu rozwiązań informatycznych dla firm zajmujących się naukami przyrodniczymi.
Kluczowe aplikacje
Jednym z kluczy do akceptacji platformy Apple jest i była obsługa aplikacji. W przeszłości Apple był krytykowany za to, że nie miał tak szerokiego zestawu aplikacji dla swojego sprzętu, jaki był dostępny dla tradycyjnych komputerów osobistych i serwerów działających najpierw w systemie DOS, a następnie w systemie Windows.
Tak więc na początku firma Apple zapewniła obsługę Xserve od wysokiej klasy dostawców aplikacji, którzy służą naukom przyrodniczym. Na przykład, zbiegając się z ogłoszeniem sprzętu Xserve, Apple ogłosił, że dostawcy baz danych Oracle Corp. i Sybase Inc., a także twórca oprogramowania do przetwarzania rozproszonego Platform Computing Inc. wspierali maszynę.
Firma Oracle ogłosiła, że zaoferuje wersję swojej bazy danych Oracle9i dla systemu Mac OS X oraz wersję klastrową oprogramowanie o nazwie Oracle9i Real Application Clusters, które umożliwiłoby użytkownikom agregowanie jednostek Xserve w jeden grupa. Platforma Computing Inc. powiedział, że umożliwi firmom korzystanie z komputerów Xserve w rozproszonej sieci obliczeniowej za pośrednictwem oprogramowania do zarządzania obciążeniem Platform LSF.
Zainteresowanie aplikacjami Mac OS X w społeczności nauk przyrodniczych jest duże. Większość powszechnie używanych programów do analizy informatycznej, takich jak BLAST i HMMER, została przeniesiona do systemu operacyjnego i można je łatwo uzyskać od Apple i innych źródeł.
Inni dostawcy wykorzystali uniksowe aspekty systemu Mac OS X, aby wprowadzić swoje produkty do środowiska Xserve i Mac.
Na przykład tego lata dostawca rozproszonego oprogramowania komputerowego TurboGenomics Inc. wydała wersję programu TurboBLAST do analizy sekwencji dla systemu Mac OS X — wersję programu BLAST zoptymalizowaną do pracy w środowisku rozproszonym. Oraz nowa, zaawansowana platforma oprogramowania do obliczeń rozproszonych TurboBench, która umożliwia naukowcom bieganie aplikacji w środowisku rozproszonym, jednocześnie umożliwiając im automatyzację przepływów pracy, obsługuje węzły systemu Mac OS X.
„Szybko wykorzystaliśmy rdzeń systemu Unix [Mac OS X] i umieściliśmy na nim TurboBLAST” — powiedział Andrew Sherman, wiceprezes ds. operacji w firmie TurboGenomics. Proces był dość prosty. „Ludzie zaznajomieni z Unixem nie powinni mieć żadnych problemów. Przeniesienie okazało się bardzo łatwe”.
TurboGenomics był również zainteresowany sprzętem. „Wywodziliśmy się z informatyki naukowej i wcześnie zauważyliśmy, że procesor G4 ma właściwości, które byłyby bardzo przydatne w naukach przyrodniczych” — powiedział Sherman. „Stało się jasne, że wiele rzeczy, które ludzie robili w bioinformatyce, dobrze pasowało do procesora i systemu operacyjnego”.
Na początku tego roku Apple i Genentech Inc. wykorzystał możliwości przetwarzania wektorowego G4 i właściwości systemu Mac OS X, aby opracować zoptymalizowaną wersję BLAST.
Tego lata firma Numerical Algorithms Group Inc. (NAG) wydała kompilator dla systemu Mac OS X. „To nasz pierwszy nowy produkt Mac od prawie 10 lat” — powiedział Rob Meyer, prezes dostawcy oprogramowania. „Mieliśmy kompilatory dla systemów Unix i Linux, ale ten był pierwszym dla systemu Mac OS X”.
Oprócz kompilatorów firma Meyera sprzedaje różne aplikacje, w tym pakiety oprogramowania do wizualizacji i analizy statystycznej. Większość aplikacji działa na wysokiej klasy komputerach PC, Unix, Alpha i Sun.
Po co więc przenosić się na arenę komputerów Mac i dlaczego teraz? Meyer przypisuje ponowne zainteresowanie kilkoma czynnikami w samym Apple. Przez lata Apple patrzył na trzy rynki — edukację K-12, DTP i użytkowników domowych — aby utrzymać silną pozycję firmy. I chociaż wielu naukowców uwielbiało swoje komputery Mac, programiści nie mieli poczucia, że Apple jest w pełni za nimi.
„Słyszeliśmy od znawców Apple, że obliczenia naukowe i techniczne są ważne, ale nie na pierwszym poziomie” – powiedział Meyer. Co gorsza dla programistów, „nie byłoby żadnej pomocy ze strony Apple”, mówi. „Musiałbyś kupić własny sprzęt i ponieść koszty i ryzyko związane z tworzeniem aplikacji”.
Ale sytuacja zmieniła się radykalnie w ciągu ostatniego roku. „Otrzymujemy teraz większe wsparcie” — mówi Meyer. „Jest to podejście typu „spotkanie w połowie drogi”, w ramach którego pożyczają sprzęt i pomagają w marketingu”.
Deweloperzy z pewnością zwracają teraz uwagę na rynek Apple. „Obecnie dostępnych jest około 3500 natywnych aplikacji dla systemu Mac OS X” — powiedział Ken Bereskin, dyrektor Apple ds. systemu Mac OS X. „Obejmuje to popularne aplikacje Mac i wiele innych aplikacji przeniesionych do działania w [systemie operacyjnym]”. Prawie reprezentowany jest każdy typ aplikacji, od produktów biurowych po wysokiej klasy projektowanie wspomagane komputerowo programy.
Nieźle się bawić
Podczas gdy Apple zaczyna działać po stronie tworzenia aplikacji w systemie Mac OS X, musi jeszcze przezwyciężyć kolejną słabą percepcję, zanim będzie mógł w pełni wejść na rynek nauk przyrodniczych. W szczególności musi przekonać potencjalnych użytkowników, że jej produkty bezproblemowo wpasują się w sieci korporacyjne.
Przez wiele lat, podczas gdy praktycznie wszyscy korzystali z protokołów sieciowych Novell Inc. NetWare IPX, a następnie TCP/IP, firma Apple korzystała z zastrzeżonego protokołu o nazwie AppleTalk.
Dla tych, którzy korzystali tylko z produktów Apple, AppleTalk był świetny: oparte na nim sieci były łatwe w konfiguracji i zarządzaniu. Ale bardzo trudno było sprawić, by komputery w sieci AppleTalk komunikowały się z innymi komputerami w sieci korporacyjnej.
Jednak od kilku lat Apple obsługuje oparte na standardach sposoby łączenia komputerów w sieć. Komputery firmy posiadają standardowo gniazdo Ethernet oraz pełną obsługę protokołu TCP/IP, co ułatwia ich włączenie do sieci korporacyjnych.
Firma Apple poszła ostatnio o krok dalej: najnowsza wersja systemu Mac OS X Jaguar zawiera wiele zaawansowanych funkcji zarządzania, w tym m.in obsługa lekkiego protokołu dostępu do katalogów (LDAP), który ułatwia dostęp do istniejących serwerów LDAP na innych urządzeniach urządzenia. Obsługa protokołu LDAP może skrócić czas, jaki personel IT musi poświęcić na zarządzanie siecią. Na przykład, jeśli prawa dostępu i przywileje użytkownika zostały już zdefiniowane dla innej części sieci lub innego urządzenia sieciowego, i te informacje są przechowywane w katalogu LDAP, personel IT nie musi ich ponownie wprowadzać — systemy Apple z systemem Mac OS X mogą po prostu ponownie wykorzystać Informacja.
Ponadto Jaguar zawiera nowego menedżera grup roboczych, który ułatwia konfigurowanie komputerów i nadawanie uprawnień do ich używania. Te nowe funkcje, w połączeniu z niektórymi narzędziami do zdalnego zarządzania we wcześniejszej wersji systemu operacyjnego, mają kluczowe znaczenie dla akceptacji produktów Apple przez personel IT.
„Funkcje takie jak te są niezbędne, jeśli systemy mają zostać umieszczone w istniejącej sieci” — mówi Charles Boatwright, prezes Remote Management Consulting, integrator systemów z doświadczeniem w systemach Linux i Unix klastry. „Menedżerowie potrzebują narzędzi, które dostarczają im informacji o stanie ich serwerów w dowolnym momencie i ostrzegają przed potencjalnymi problemami, zanim usuną serwer. Potrzebują również narzędzi, które pomogą im rozwiązywać problemy, gdy już się pojawią”.
Xserve wydaje się spełniać wszystkie te wymagania. Menedżerowie mogą korzystać z przeglądarki, aby bezpiecznie uzyskiwać dostęp do systemów zarządzania Xserve przez sieć. W przeglądarce menedżer może przeglądać stan serwera, odnotowując takie rzeczy jak wydajność (wykorzystanie procesora, dostępność miejsca na dysku itp.) oraz jakie aplikacje są uruchomione.
Ponadto narzędzia do zarządzania mogą zapobiegać potencjalnym problemom, śledząc takie rzeczy, jak wewnętrzna temperatura serwer i wydajność wentylatorów chłodzących, które są kluczem do zapobiegania przegrzaniu i jego następstwom awarie.
Takie narzędzia dostawcy serwerów są przydatne, ale wielu menedżerów woli używać jednego systemu zarządzania wyższego poziomu do nadzorowania wszystkich urządzeń w sieci. W tym celu firma Apple zapewniła wsparcie ze strony Hewlett-Packard Co. jeszcze przed ogłoszeniem Xserve, tak aby maszyną można było zarządzać za pomocą powszechnie używanego oprogramowania do zarządzania HP OpenView.
Oznacza to, że menedżer może używać HP OpenView do monitorowania i zarządzania wszystkimi urządzeniami w sieci, w tym routerami, przełącznikami i serwerami różnych dostawców, w tym Xserve firmy Apple. „To znacznie upraszcza sprawę” — mówi William Perkins, niezależny konsultant ds. sieci. „Zwykle firmy używają systemów zarządzania wyższego poziomu, aby mieć oko na całą swoją sieć. Jeśli w urządzeniu, takim jak serwer, pojawi się problem, urządzenie przekazuje informacje do konsoli zarządzania, gdzie administrator systemu może zidentyfikować problem”.
Pozostałe problemy
Ostatnim wyzwaniem, z którym Apple będzie musiało się uporać, jest przekonanie, że rozwiązania Apple są drogie.
Menedżerowie chcący skorzystać z funkcji systemu Mac OS X czasami, być może niesłusznie, uważają, że jego cena jest wysoka, ponieważ aby go uruchomić, muszą kupić sprzęt firmy Apple lub Mac. Z drugiej strony, jeśli na przykład korzystają już z systemu Windows NT, kosztem przejścia na inną wersję systemu Windows, Linux lub Unix jest jedynie aktualizacja oprogramowania.
Tymczasem niektórzy badacze zidentyfikowali inny problem: a mianowicie brak bioinformatycznych testów porównawczych w systemie. (W czasie publikacji prasy nie było dostępnych niezależnych testów porównawczych.) Niektórzy badacze przeprowadzili testy porównawcze BLAST na maszynach przedprodukcyjnych, ale niechętnie dzielą się wynikami.
Niezależnie od pozostałych kwestii, Xserve wydaje się wzbudzać zainteresowanie rynku nauk przyrodniczych.
„Prawdopodobnie nie zobaczymy całych siatek [maszyn Xserve]”, mówi Phil Emer, główny architekt w North Carolina Supercomputing Center. „Prawdopodobnie zobaczymy klastry Xserve włączone do sieci”. Emer zauważa, że otrzymał już prośbę od jednej ze swoich szkół członkowskich o dodanie 50-węzłowego systemu Xserve do istniejącej sieci.
Emer, Van Etten i inni tradycyjnie przodują we wdrażaniu. Ich akceptacja najnowszych wysiłków Apple sugeruje, że firma rzeczywiście może odgrywać rolę na rynku zaawansowanej informatyki.