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中國高校高性能計算能力排行榜再次被刷新，吉林大學(xué)采購的浪潮天梭TS10000正式上線運行，其浮點運算能力高達40萬億次，位居全國高校高性能計算機之首，成功躋身全球最新高性能計算機TOP500 排行榜。

吉林大學(xué)是教育部直屬的全國重點綜合性大學(xué)，是1995年首批通過國家教委"211工程"審批，2001年被列入"985工程"國家重點建設(shè)的大學(xué)之一，承擔(dān)著包括863計劃、973計劃在內(nèi)的眾多國家級項目，設(shè)有理論化學(xué)、汽車動態(tài)模擬、超硬材料等數(shù)十個國家級、部級和省級重點實驗室。為了盡快實現(xiàn)成為國內(nèi)領(lǐng)先、國際知名的高水平研究型大學(xué)的目標(biāo)，吉大近年來不斷加大在科研領(lǐng)域的投資，壯大科研實力。

兩種模式的選擇

計算已經(jīng)和試驗、理論并列成為現(xiàn)代科研的三大支柱， 2009年有多個領(lǐng)域的諾貝爾獎成果都是在高性能計算的支持下取得的。高性能計算集群已經(jīng)成為吉林大學(xué)眾多重點實驗室從事科學(xué)研究不可或缺的工具。

加強HPC的建設(shè)顯然是吉林大學(xué)的當(dāng)務(wù)之急，不過更為緊要的是選擇何種部署方式。當(dāng)前高�？蒲性核�普遍采用分散部署的方式，每個院系甚至每個專業(yè)都有自建自用的高性能系統(tǒng)，這些系統(tǒng)個性化強，能很好的滿足使用者的需求，但也帶來了很多問題，例如資源封閉不能共享，利用率不高，管理維護成本高等，而且使用者通常也必須是系統(tǒng)的維護者，他們不僅要精通自己的專業(yè)領(lǐng)域，也要了解計算機方面的技術(shù)，因此導(dǎo)致在運維方面花費了巨大的精力。

最終學(xué)校決定"集中資金辦大事"，斥資1300萬元建設(shè)一套超大規(guī)模的高性能集群，作為支持各個科研單位和國家重大項目的基礎(chǔ)平臺，這樣不僅節(jié)省投入，還可以把科研力量從高性能使用維護中解放出來，有效提高科研效率，更快地實現(xiàn)建設(shè)研究型大學(xué)的目標(biāo)。

眾口難調(diào)的挑戰(zhàn)

建設(shè)后的超算中心主要用戶包括理論化學(xué)國家重點實驗室、材料學(xué)院、無機合成與制備化學(xué)國家重點實驗室、數(shù)學(xué)學(xué)院、集成光電子、汽車學(xué)院、超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點實驗室等，各實驗室使用的應(yīng)用軟件也涵蓋各個領(lǐng)域，比如計算化學(xué)領(lǐng)域的Gaussian, ADF, Materials Studio, VASP, Molpro, Molcas, Amber, Grom等，分子動力學(xué)領(lǐng)域的AMBER, HyperChem, ChemLab, CHARMM等，CAD/CAE領(lǐng)域的LS-DYNA, FLUENT, MATLAB等。

高性能計算本質(zhì)是并行計算。目前大多數(shù)計算軟件都比較復(fù)雜，幾乎每一款計算軟件都會對平臺有不同的要求，甚至有些軟件的在并行計算過程中有多種并行方式，而且不同的并行方式對硬件的要求也不同。比如，Gaussian本身就支持兩種并行方式，分別為單節(jié)點內(nèi)的OpenMP并行和節(jié)點間的TPC-Linda并行；

將數(shù)十個不同的應(yīng)用搭建在一個通用的平臺上，而且要保證計算、存儲、I/O之間的貼合顯然是一個難以解決的NP難題，這不僅需要服務(wù)器廠商對硬件的深入了解，更需要深刻把握不同使用者的實際應(yīng)用需求。

"用好，好用"比"40萬億次"更重要

針對用戶的需求，浪潮提供了基于最新英特爾®至強^TM5600系列處理器的天梭TS10000高性能服務(wù)器集群系統(tǒng)，該系統(tǒng)的計算能力峰值達40萬億次，整套方案以"300個刀片計算節(jié)點+QDR Infiniband"構(gòu)成計算模塊，10臺機架式服務(wù)器通過光纖交換機共享8Gb光纖存儲盤陣，并作為LUSTRE并行文件存儲系統(tǒng)統(tǒng)一負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，登陸節(jié)點、管理節(jié)點、作業(yè)調(diào)度節(jié)點均通過以太網(wǎng)對整個集群進行管理，另外還配有2個GPU計算節(jié)點，專職一些海量并行數(shù)據(jù)處理工作。

"高密度刀片+QDR Infiniband"構(gòu)成的計算模塊，提供了最強的計算能力和高帶寬、低延遲的計算網(wǎng)絡(luò)，在用戶應(yīng)用中，Gaussian、ADF等多種應(yīng)用的計算效率嚴(yán)重依賴處理器主頻，Amber，Grom等應(yīng)用在并行計算時對網(wǎng)絡(luò)的要求十分苛刻。因此該計算模塊整合了多項最新技術(shù)最大限度的消除了系統(tǒng)瓶頸；"LUSTRE并行文件系統(tǒng)+光纖"滿足了數(shù)據(jù)密集型計算的需求。用戶的主要應(yīng)用系統(tǒng)Gaussian會產(chǎn)生很大的臨時文件，讀寫文件就會占用一半的計算時間，而8Gb的光纖高速讀寫能力，直接提高了用戶的計算速度，為用戶節(jié)省了時間。

硬件系統(tǒng)的定制化僅是第一步，應(yīng)用的部署和調(diào)試則更為專業(yè)。不同的計算軟件、計算方法，對硬件資源的要求、參數(shù)設(shè)置各不相同，要實現(xiàn)高效計算必須為每個應(yīng)用分配合理的資源，進行合理的參數(shù)設(shè)置。如Gaussian軟件，L502（一類計算任務(wù)類型）并行計算效率很高，即使擴展到32顆CPU效率也很高，而L906則僅在8顆CPU時效率較高。

該方案還采用浪潮自主的監(jiān)控管理系統(tǒng)，所有系統(tǒng)管理均可在界面中實現(xiàn)。除了幫助用戶部署應(yīng)用外，浪潮還利用高性能培訓(xùn)服務(wù)體系，為用戶后期的運維和使用提供了全面的培訓(xùn)，不僅為用戶提供了好用的設(shè)備，更讓用戶用好自己的系統(tǒng)。

結(jié)束語

國內(nèi)正掀起一股超算建設(shè)熱潮，上海、天津、深圳等城市都已經(jīng)建成自己的超算中心。不可否認(rèn)，超大規(guī)模的共享平臺在提高資源利用、減少后期投入方面具有明顯的優(yōu)勢，但"只有通用的平臺，沒有通用的應(yīng)用"，在面對數(shù)量繁多的應(yīng)用時，如何提高高性能系統(tǒng)的實際計算力則成為了主要的挑戰(zhàn)。浪潮提供的"定制方案+全程服務(wù)"的模式提供了很好的解決之道，值得借鑒。