Развитие экосистемы свободного программного обеспечения для процессоров «Эльбрус» на площадке ТАСС обсудили эксперты ИТ-отрасли – заместитель генерального директора по маркетингу компании МЦСТ Константин Трушкин, директор Департамента цифровых технологий Минпромторга России Владимир Дождев, исполнительный директор Ассоциации разработчиков программных продуктов «Отечественный софт» Ренат Лашин, и Глава Ассоциации российских разработчиков и производителей электроники Иван Покровский.
Архитектура широкого слова
Константин Трушкин начал с темы «Эльбруса» в её микроэлектронном аспекте. Он напомнил, что «Эльбрус» – это архитектура процессора с долгой, уходящей в СССР, предысторией. В советское время в Институте точной механики и вычислительной техники разрабатывались супер-ЭВМ двойного назначения «Эльбрус-1», «Эльбрус-2», «Эльбрус-3». Коллективом изначально руководил Сергей Лебедев, затем потом его ученики. Команда МЦСТ, которая сегодня развивает бренд «Эльбрус», выросла из Института точной механики и вычислительной техники, который сегодня носит имя Лебедева. Сегодня МЦСТ уже обладает масштабной командой, на рынке действует больше 30 лет, но сохраняет традиции, заложенные в научной школе Лебедева самим Сергеем Алексеевичем и его учениками. Таким образом, генетика сегодняшнего «Эльбруса» связана с технологическим суверенитетом; как в советское, так и в настоящее время это суверенная платформа.
Для её развития поддерживается команда из лучших специалистов, и за счет ноу-хау, традиций, выработанных правил эволюционирует вся разработка – от архитектуры, системы команд процессора и его логики, до физического дизайна и всего программного стека. Разрабатываются и компиляторы, операционные системы, программы начального старта, прикладные программы. В части дистрибутива операционных систем возникает уже кооперация с партнёрами – «образцовую», «базовую» ОС создают в МЦСТ, но эта технологическая операционная система отдаётся другим разработчикам, чтобы те создавали прикладные решения. Для аппаратного обеспечения, начиная с разработки материнских плат и компьютеров, также привлекаются компании-партнеры.
За сравнительно короткое время, с 2013 года, разработано 6 моделей процессоров линейки «Эльбрус», не считая линий других микросхем. Эта линейка процессоров покрывает типоряд от серверов, самых мощных компьютеров, до персональных, встраиваемых ЭВМ и ноутбуков. Особенность архитектуры «Эльбрус» в том, что она создается с особым архитектурным подходом. Каждое ядро позволяет выполнять до 25 операций в такт. Это много: современные ядра лучших архитектур выполняют порядка 10 операций в такт. Очень важна возможность эффективно запускать на процессорах «Эльбрус» любое программное обеспечение для привычных компьютеров с процессорами x86, Intel, AMD. Может выполняться ОС Windows, привычные программы.
Поскольку важным аспектом становится безопасность, реализована возможность аппаратно бороться с атаками, которые другим способом побороть невозможно. Всё это – «технология безопасных вычислений»; последний год к такому же подходу проявляют активный интерес разработчики в США, где проблема вынесена на уровень Белого Дома и решается в CISA (Агентство по кибербезопасности и защите инфраструктуры): тема имеет прямое отношение к национальной безопасности. Таким образом, процессор «Эльбрус» – это технологический актив страны, тоже необходимый для национальной безопасности России.
За короткое время реализован ряд значимых проектов с процессорами «Эльбрус», начиная с проекта государственной информационной системы «МИР», в которой происходит обработка запросов на выдачу новых загранпаспортов. Данные любого загранпаспорта в России проходят через серверы с «Эльбрусами». Большая система развернута в МВД для фиксации правонарушений. Мощные системы, фактически супер-ЭВМ, работают в Институте авиационного машиностроения. Важные проекты реализованы в Газпромбанке для электронных платежей; в РЖД реализовано управление стрелочными переводами. Таким образом, процессоры «Эльбрус» проявили себя в ряде ответственных применений.
В настоящее время задача, которую ставит перед собой команда МЦСТ – это упростить работу над программным обеспечением для платформы «Эльбрус». Для этого была подготовлена почва: созданы средства разработки, которые покрывают основные потребности программистов в языках, инструментах виртуализации и искусственного интеллекта. Удалось собрать экосистему партнеров, которые включились в разработку программного обеспечения для «Эльбруса». Создан ряд операционных систем, ключевые пакеты офисного ПО, системы автоматизированного проектирования, документооборота, обеспечения безопасности. Пакет «1С предприятие» в конце 2022 года также перенесён на платформу «Эльбрус».
Но чтобы развитие шло ещё успешней, необходимо еще более радикально облегчить разработчикам программного обеспечения работу с платформой «Эльбрус», сделать взаимодействие более привычным и удобным. Для этого команда МЦСТ приняла решение раскрыть исходные коды программных пакетов, а также коды версии ядра Linux, совместимой с платформой. Раскрытию подлежат результаты многолетней работы – порядка 700 пакетов, многие сотни тысяч строк кода. Благодаря содействию Минпромторга, Минобороны и Минцифры разрешены юридические сложности, связанные с этим шагом, и теперь коды переданы сообществу разработчиков. Используя полученную базу, партнеры, разрабатывающие дистрибутивы операционных систем, смогут вести разработку своих ОС в привычном им стиле, раскрывая исходные коды дистрибутива своих продуктов. Кроме того, создан портал для разработчиков программного обеспечения https://dev.mcst.ru/, на котором можно не только скачать исходные тексты, но и получить «контейнерный» доступ к компьютерам с процессорами «Эльбрус». Разработчики, использующие такую технологию, имеют гораздо больше прав внутри контейнера, чем при удаленной работе с серверами, фактически – могут получить права администрирования. Устанавливается более прямая связь с разработчиками ПО из состава команды МЦСТ, чтобы можно было быстрее коммуницировать. Совместно с сообществом разработчиков создан сайт openelbrus.ru, МЦСТ поддерживает его работу. Но это – независимая точка, где можно получить исходные коды привычным образом, используя репозиторий типа Git, а также поделиться с сообществом – предложить патчи для своих изменений, доработки ПО в этом репозитории, проверить их работу на процессорах «Эльбрус».
Решение МЦСТ открыть исходные коды – не разовое событие, а начало пути по последовательному облегчению жизни разработчиков, расширению их доступа к архитектуре «Эльбрус». База исходных кодов будет обновляться, с выкладкой новых пакетов, которые перенесены на платформу. Готовится возможность скачивать средства разработки. Цель – сделать так, чтобы «Эльбрус» стал одной из мировых архитектур, поддерживаемых сообществом с открытым исходным кодом.
Переход к системному подходу потребует вложения ресурсов, отдача возникнет не сразу. Но одним из эффектов этого может стать активизация работы с зарубежными странами. Работа с зарубежьем показывает, что разработка интересна странам БРИКС и в целом той страте государств, которые хотят быть суверенными. Везде удается находить людей, которые имеют достаточный уровень компетенций и визионерства, чтобы интересоваться технологией «Эльбрус». Они видят потенциал, который в неё заложен, и готовы вместе работать с нами над его раскрытием. Чтобы этот процесс шел активнее, разработчики и намерены развивать эту экосистему в открытом виде.
На основателей и технологических лидеров созданной экосистемы легла обязанность быть визионерами, предугадывать тренды и даже задавать их. От основания архитектуры «Эльбрус» не был попыткой догонять лидеров. В основе сегодняшних микропроцессоров «Эльбрус» архитектура мейнфрейма «Эльбрус-3», его главным конструктором был Борис Бабаян, один из тех, кто ушел в Intel и сразу получил внутреннюю корпоративную награду Intel Fellow – что было признанием высочайшего уровня его компетенции. Когда создавалась супер-ЭВМ «Эльбрус-3», стояла задача за одно поколение поднять производительность на порядок. Производительность «Эльбруса-2», предшественника, составляла 125 млн операций в секунду, что уже очень много. Но задачей супер-Эльбрус-3 был 1 миллиард операций в секунду, и «достичь этого эволюционно» тогда не представлялось возможным.
Александр Ким, который был правой рукой Бориса Бабаяна, рассказывал, что для выработки ключевых решений они с ведущими специалистами на месяц заперлись в доме отдыха; результатом того мозгового штурма и стала изначальная конструкция «Эльбрус-3». Её из-за перестройки не удалось собрать до конца; остались лишь «музейные экспонаты». Но идея «широкого командного слова» была впоследствии реализована, это стало движением не вдогонку, а наперерез доминирующей технологии RISC. Подход RISC во многом очень хорош, позволяет создавать почти совершенные машины. Но и у них есть недостатки. Одна из главных проблем архитектуры этого типа – экспоненциальный рост сложности, когда нужно получить больше производительности на такт. Многие задачи не распараллеливаются на ядра; надо, чтобы один поток управления работал очень быстро. Именно этот экспоненциальный рост сейчас поддерживается гонкой «закона Мура», постоянным усложнением,увеличением тепловыделения. Уже ЦОДы стали потреблять заметное количество электроэнергии даже в масштабе США – это десятки процентов энергосистемы. Но по сути компьютеры, производя вычисления не оптимальным образом, греют воздух – тепло выделяют именно процессоры RISC. Таким образом, индустрия пришла к тому, что процессоры потребляют заметную часть электроэнергии всей страны. Чтобы получить высокую производительность и резкое снижение энергопотребления, либо при том же энергопотреблении резкий рост производительности, нужны другие пути, и такие возможности дает «Эльбрус».
Суверенная российская архитектура
Директор Департамента цифровых технологий Минпромторга России Владимир Дождев отметил, что в базе экосистемы «Эльбрус» лежит хорошо известный продукт – суверенная российская (советская) микропроцессорная архитектура, которая позволяет гарантировать необходимый уровень безопасности и доверия при работе с данными. Но успех технологии определяется в том числе качеством экосистемы, которая включает операционные системы и прикладные приложения для разных отраслей, управленческого сектора, промышленности, энергетики, транспорта – везде, где нужны высокопроизводительные вычисления. От того, насколько сильно и качественно вовлечены разработчики разного уровня приложений в процессы развития архитектуры, в конечном итоге зависит успех проекта. То есть технологический суверенитет определяется не столько наличием процессора, сколько разнообразием бизнес-приложений, которыми пользуются клиенты.
Шаг МЦСТ по раскрытию кодов можно лишь приветствовать, и всем другим разработчикам также следует идти тем же путём, кооперируясь и складывая компетенции для работы над общими задачами. В таком случае в сжатые сроки можно будет успешно прийти к появлению полноценного программно-аппаратного стека, необходимого в каждой отрасли. Это касается и приложений для всех сфер критической информационной инфраструктуры – транспорта, энергетики, химии, металлургии и других направлений, где требуется доверие и безопасность. В каждой из отраслей требуется сильное вовлечение большого сообщества разработчиков, которые совместно трудятся над созданием полнофункционального программно-аппаратного стека.
В распоряжении Минпромторга есть меры поддержки, адресованные заказчикам из числа промышленных предприятий, которые призваны ускорять процесс перехода на российские архитектуры и на российские программные и аппаратные решения. В ближайшее время планируется запуск субсидиарной поддержки заказчиков, с финансированием части затрат на приобретение российского инженерного и промышленного ПО, программно-аппаратных комплексов, которые должны базироваться на российских процессорных архитектурах. Идет проработка с Минцифры требований для включения разработок в реестр российского ПО. Требования касаются обязательной совместимости операционных систем с российскими процессорами, которые соответствуют требованиям к интегральным схемам первого и второго уровня. Минпромторг считает, что эти требования должны быть в обязательном порядке выполнены всеми, кто уже имеет включенные в реестр продукты, не говоря уже о тех, кто только претендует на попадание в реестр.
Следующим шагом должна стать совместимость прикладных программных продуктов с российскими операционными системами, чтобы таким образом была гарантирована полнофункциональная работа всего технологического стека на российских решениях. Прежде всего это касается критической информационной инфраструктуры, то есть сфер, в которых требуется гарантировать непрерывность процессов, и страховку от киберугроз, способных привести к срыву производственных программ и иным к негативным экономическим, экологическим последствиям. Именно в этих сферах как нигде востребована полная российская линейка программных средств.
В таком подходе есть и хороший потенциал для работы на экспорт, с зарубежными партнерами из числа государств ЕАЭС и БРИКС. Таких стран в мире большинство, во многих из них годами и десятилетиями сложились технологические альянсы с российскими разработчиками. Есть интерес как к ПО, так и к аппаратным платформам. В партнерстве со странами ЕАЭС, Юго-Восточной Азии, Африки и других регионов можно реализовать подход к распределённому, открытому проектированию, когда распределённые команды вносят вклад в общий глобальный продукт. В таком подходе есть возможность расширять кооперацию, вовлекать всё большее количество разработчиков и партнёров, создавать рынки для окупаемости разработок. Все финансовые и нефинансовые меры поддержки будут предоставляться, чтобы стимулировать разработчиков к освоению новых продуктовых ниш.
Сильные стороны российской инженерной школы – это компиляция различных подходов, умение использовать мультидисциплинарные методики решения задач, сочетание разных методов и современных наработок. Это в том числе набирающие вес технологии машинного обучения, которые в промышленности на сегодня позволяют решать с большим качеством, большей скоростью сложные инженерные задачи, такие как проектирование, в том числе и в сфере микроэлектроники, оптимизация различных производственных процессов. Они позволяют повышать точность, качество продукта, экономить время, экономить на издержках. Сочетание подходов, работа на своих сильных сторонах – это путь, который со всех точек зрения может позволить, не затрачивая столько же времени, сколько было у наших конкурентов, пройти их путь создания базовых технологий с меньшими временными затратами.
В альянсе с ассоциациями
Исполнительный директор Ассоциации разработчиков программных продуктов «Отечественный софт» Ренат Лашин напомнил, что процесс импортозамещения насчитывает уже 10-летнюю историю; хотя именно с 2022 года он стал переходить в активную фазу, с Указом Президента РФ от 30 марта 2022 г. N 166 «О мерах по обеспечению технологической независимости и безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации», согласно которого с 1 января 2025 года субъекты КИИ обязаны перестать использовать зарубежные программные продукты в своей деятельности. Но независимость – не только софт, но и программно-аппаратные комплексы – единство софта и железа необходимо во имя общей задачи, построения суверенных решений. В реестре ПО Минцифры находится почти 22 тысячи программных продуктов и более двух сотен программно-аппаратных комплексов (ПАК). Задача по переходу на новые ПАКи достаточно сложна, но она решается. Действует Постановление Правительства о том, что до 2030 года субъекты КИИ обязаны перейти на доверенные ПАКи. Этой задаче в рамках АРПП уделяется приоритетное внимание. Еще в 2020 году стал очевидным запрос на получение сведений о совместимости российского ПО. В реестре российского ПО все программные продукты точно работают с экосистемой Microsoft, но не всегда работают между собой. Такие сведения Ассоциация стала собирать в каталог совместимости отечественного программного обеспечения (https://catalog.arppsoft.ru/), при этом стимулируя российских разработчиков ПО обеспечивать нативную связь программных продуктов между собой. Каталог насчитывает порядка 25 000 программных продуктов и сведений о них, позволяет видеть связность с российскими аппаратными решениями. В 2021 году было заключено соглашение с МЦСТ, с тем, чтобы экосистема отечественных программных продуктов на базе процессоров «Эльбрус» дополнительно расширялась. Уже ряд российских производителей софта портировались и работают на «Эльбрусе». Задача – эту деятельность усилить, создав более полноценные наборы софта и железа.
С задачей суверенитета страна уже справляется, но следующая задача – достижение технологического лидерства. В ближайшие несколько лет должна появиться возможность выхода на зарубежные рынки не только с отечественными программными продуктами, что уже делается и сейчас, но и с полноценными линейками аппаратного и программного обеспечения, которые Россия сможет предложить дружественным странам. Отраслевые объединения активно участвуют в подготовке к экспорту цифрового суверенитета. Ранее Россия потратила несколько десятилетий на финансирование и на обратную связь для зарубежных технологий. При этом технологии конкурентов «повзрослели» в том числе благодаря значимому вкладу наших специалистов, предприятий, которые заказывали внедрение. С другой стороны, теперь всего несколько стран имеют собственные процессорные архитектуры, но Россия осталась в их числе. «Эльбрус» представляет суверенную архитектуру, с которой можно выходить на зарубежные рынки и предлагать экспорт технологического суверенитета в полной мере.
В МЦСТ, раскрыв коды, сняли барьер для коллаборации производителей софта и железа. Теперь доступ к технологиям существенно упростится, и собственно экосистема начнет расти и развиваться. Любое платформное решение ценно тем, насколько полно оно содержит в себе экосистему, доступно, хорошо взаимодействует. Коллаборация из МЦСТ и ассоциаций производителей электроники и ПО позволит набрать больший потенциал этой работы, достичь еще больших результатов в сжатые сроки
Стратегия господства – не господствовать
Глава Ассоциации российских разработчиков и производителей электроники Иван Покровский отметил, что сравнительно недавно компания МЦСТ представляла собой закрытую вертикально-интегрированную компанию, ориентированную на одного заказчика. Предприятие исторически разрабатывало процессоры, а конечным продуктом была вычислительная техника. Продукт от процессорных ядер, потом процессоров на их основе и затем материнских плат создавался для единственного заказчика, а партнеров не требовалось. Но примерно 5 лет назад компания начала трансформацию из производителя конечного оборудования, поскольку на узком рынке, чтобы конкурировать с другими технологиями, невозможно поддерживать высокий темп технологического развития. Расширять охват рынка в одиночку тяжело. Вначале компания решилась на первый этап трансформации – стать разработчиком процессоров, уступая часть возможностей партнерам: конечный заказчик может купить решение полностью у МЦСТ, а может у их партнеров, которые используют только микропроцессоры «Эльбрус»
. Но такой переход позволил компании привлечь в свою экосистему десятки заказчиков, которые охватывают множество разных рынков – а не единственного заказчика, с которого начиналась работа. Особенность перехода к работе с сообществом разработчиков открытого программного обеспечения в том, что если на предыдущем этапе компания продавала свой процессор, то теперь речь идёт о создании экосистемы.
Экосистема отличается от классических кооперационных отношений корпораций, дистрибьюторских сетей, потому что в рамках экосистем, связанных с открытыми технологиями, никто никому ничем не обязан. Компании могут взять открытый код, подготовленный МЦСТ, использовать его под свою область, а результат должны выложить обратно и предоставить доступ к нему другим компаниям, в том числе своим конкурентам. Прямая коммерческая выгода не очень просматривается, но нужно заглядывать далеко, ориентироваться на много лет вперед, чтобы решаться на подобные шаги, который делает МЦСТ. В «закрытой» модели жить спокойнее, чем в открытом сообществе разработчиков программного обеспечения. Если в закрытой модели можно привлечь партнеров деньгами и условиями, то экосистема сравнима с сообществом людей, где есть «заводила» – он удерживает сообщество интеллектом, энтузиазмом, идеями. Если неинтересно, компания разваливается; её удержание – это значительные интеллектуальные затраты. Экосистема вокруг «Эльбруса» состоится, считает Иван
Покровский, поскольку в кругу сторонников технологии «Эльбрус» уже сформировался очень высокий уровень лояльности. Все, кто пользовался «Эльбрусом», становятся его сторонниками, а ругают его либо конкуренты, либо те, кто не хочет осваивать новое. И поскольку у компании появилась уверенность, она делает следующий ход, выходя на рынок в новом качестве. Никого не подчиняя, МЦСТ предлагает решения, которые технологически превосходят привычные разработки на шаблонах зарубежных корпораций. Хотя там больше масштаб экосистемы, и выше уровень зрелости решений, и это всегда будет поводом упрекать МЦСТ. Но выбор таков: взять готовое решение и интегрировать в свою систему, или принять участие в создании нового, отличающегося. Если будет доказано, что второй путь перспективнее, то экосистема заработает; к нескольким десяткам партнеров присоединятся на порядок больше участников, в России и за рубежом. Тогда и будет преодолен тренд «импортозамещения» (а замещение это всегда подражание), он сменится продвижением своего пути вычислительной техники. Таких технологий в России немного, «Эльбрус» действительно самобытный подход, эффективность которого подтверждается во многих областях применения.
При этом география распространения технологий «Эльбрус» не ограничена дружественными странами. Вопрос суверенитета безусловно важен для нашей и других стран, но важен и технологический, прагматический аспект. Большинство компаний и стран попали в технологическую колею, связанную с успехом британского IТ-вендора ARM, который практически монополизировал рынок процессоров для мобильных устройств на RISC-архитектуре. Движение разных типов RISC-архитектуры поддерживается практически везде. Быть в этом тренде просто, но множество решений требует иного подхода. И «Эльбрус» – это именно другой подход для решений, в которые процессоры RISC вписываются не лучшим образом.
В интересе к «Эльбрусу» не столько политика, сколько рациональный выбор технологии. То, что делает «Эльбрус», сверхэффективно; с этой дороги сбился в своё время Intel (специалисты, которые продвигали в Intel соответствующие технологии, были выходцами из России, но внутренняя корпоративная конкуренция вытеснила их на периферию, и Intel не смог продвинуться в этом направлении, технологически важном для индустрии вычислительной техники). Но, чтобы облегчить выход на использование технологии, её важно открыть – это позволит избежать партнёрам платежей и физической передачи данных, то есть риска санкций. Вопрос последующей коммерциализации непрост, но он тоже известен – это выход на сервисы, техническая поддержка, организация совместных предприятий в странах-партнёрах с контрольным пакетом у национальных компаний.
Рыночный успех зависит не только от качества технологии, поэтому нет необходимости конкурировать с лидерами в классической стратегии, когда надо выиграть в гонке по захвату рынка, опередив конкурентов, потому что дальше работает простой механизм: больше рынок – больше инвестиций, больше возможностей найма лучших людей в мире. Так это происходило и на примере поглощения советского «Эльбруса». В подобное соревновании с лидерами предсказуемо ждёт проигрыш, поэтому нужно предлагать странам, чьи рынки интересны, подход свободного программного обеспечения, свободных технологий. Подход к созданию суверенных технологических решений предполагает не захват рынка, а совместное развитие с этими странами технологий, на которые они могут уверенно опираться.
