Power Systems : un ensemble matériel et logiciel optimisé pour les applications critiques

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Les Power Systems sont des serveurs embarquant une pile logicielle complète et optimisée par IBM. Ce qui ne l’empêche pas d’être un système ouvert, sur le plan matériel et logiciel.

En juin 2018, les États-Unis reprenaient la tête du Top 500 des supercalculateurs les plus puissants de la planète. Et IBM a de quoi être fier : les deux machines arrivées en tête, l’IBM Summit des laboratoires Oak Ridge et le Sierra du laboratoire Lawrence Livermore s’appuient sur son dernier processeur, le POWER9 alliant performance et efficacité énergétique.

Ce succès confortera sans aucun doute les clients qui ont opté pour une architecture processeur différente de la classique x86. Ils sont nombreux à avoir fait ce choix pour leurs applications critiques : les 10 premiers acteurs mondiaux des secteurs de la banque, de l’assurance, des télécoms ont opté pour le POWER. La plupart exploitent des serveurs Power Systems on premise, tant les données sont critiques. Mais le passage au Cloud, au moins en mode hybride, s’avérant inévitable, IBM propose désormais de plus en plus d’options pour exploiter des serveurs Power dans le Cloud.

L’ouverture : moteur du succès des serveurs Power Systems

Plusieurs raisons expliquent le succès des serveurs Power Systems. Depuis 2013, l’architecture POWER est ouverte. Les 5 membres fondateurs de la fondation OpenPower (dont Google et Nvidia) ont été rejoints par plus de 300 partenaires. En partageant les spécifications matérielles de son processeur, IBM a souhaité développer l’écosystème autour de cette architecture très performante dans le domaine scientifique et technique. S’y ajoute un hyperviseur natif, PowerVM, ne nécessitant que peu de ressources matérielles. La virtualisation peut s’opérer de différentes façons : grâce à PowerVM donc, ou à l’aide de KVM pour la virtualisation sous Linux.

Le serveur se veut aussi ouvert d’un point de vue logiciel, puisqu’il peut accueillir trois OS : AIX, IBM i mais aussi Linux (et ce avec la plupart des distributions du marché). IBM commercialisant une plateforme complète, matériel et pile logicielle , c’est tout l’ensemble qui est optimisé.

Le processeur, mais aussi la bande passante

La première solution à base de POWER9 a été commercialisée fin 2017. Les améliorations se situent essentiellement au niveau du multithreading (huit unités d’instruction en parallèle contre deux auparavant). Les bandes passantes mémoire sont boostées et le bus NVLink connecte CPU et GPU : le GPU peut ainsi accéder à l’ensemble de la taille mémoire de la machine, ce qui évite les goulots d’étranglements.

Plusieurs facteurs permettent aux performances des Power Systems de progresser plus rapidement que d’autres plateformes. A chaque changement de processeur, c’est toute l’architecture de la machine qui évolue, pour que la puissance disponible sur le processeur puisse être exploitée au maximum. Par exemple, l’amélioration de la bande passante évite les latences dans le traitement des données. Sur la puce elle-même, de nombreuses tâches sont traitées par des circuits spécialisés (gravés sur le chip donc), tels que le chiffrement et la compression, ce qui permet de décharger le processeur lui-même. Par exemple, un module dédié traite 90% des cycles de compression/décompression mémoire. Le processeur étant ainsi déchargé, l’administrateur du serveur a deux solutions : soit il diminue la fraction de CPU allouée aux workloads (et en ajoute d’autres) pour la même enveloppe ; soit il garde la même enveloppe pour accueillir davantage d’utilisateurs.

Adapté au machine learning

L’architecture POWER s’avère particulièrement bien calibrée pour les applications d’intelligence artificielle et en particulier pour le machine learning. Ainsi le PowerAI (modèle AC922, désormais dénommé Watson Machine Learning Accelerator), est une machine dédiée au développement des algorithmes dans ce domaine. Sa bande passante très élevée en fait une solution unique sur le marché. Concrètement, les data scientists peuvent tester leurs modèles plus rapidement, changer fréquemment leurs paramètres et ainsi aboutir en un laps de temps réduit au modèle final. Par ailleurs, la pile logicielle accompagnant PowerAI comporte des applications telles que H2O (facilitant la création de modèles adaptés aux données) et PowerAI Vision (vision artificielle).

De nombreux data scientists viendront témoigner de leur expérience lors de la POWER Week, du 20 au 24 mai 2019, événement dédié au Power Systems.