中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所急需搭建一種在高性能計算方面具有高速度、高質(zhì)量、易管理的大型計算平臺，以保障日益增加擴(kuò)大的日常教學(xué)和科學(xué)研究工作的迫切需求。

解決方案

中國高性能計算領(lǐng)導(dǎo)者的曙光公司獲悉后立即與中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所進(jìn)行接洽，并在最短的時間內(nèi)提出了系統(tǒng)的解決方案，本方案使用曙光高性能刀片和SMP胖節(jié)點混合的結(jié)構(gòu)，從而滿足不同類型的應(yīng)用。刀片使用Xeon 5430四核處理器，主頻達(dá)到2.66GHz。針對病源所軟件pipeline，專門進(jìn)行了優(yōu)化。使用SMP胖節(jié)點曙光A950-F，單機(jī)性能達(dá)到32核心。。基于病源所軟件的應(yīng)用特點，單機(jī)浮點計算能力要求高，大規(guī)模并行能力強(qiáng)的特點，我們在各計算刀片之間Infiniband高速互聯(lián)，使得系統(tǒng)帶寬達(dá)到20Gb，延時僅為1.5us，大幅提高并行處理能力和效率。用戶應(yīng)用類型對I/O有較大需求，方案采用。基于以上的分析，本方案的計算系統(tǒng)的主體由曙光刀片加SMP胖節(jié)點，互聯(lián)采用infiniband高速網(wǎng)組成。

本方案使用32片曙光刀片和1臺smp胖節(jié)點作為計算節(jié)點，1片曙光雙路刀片作為登陸管理節(jié)點，7片曙光2路節(jié)點作為I/O節(jié)點，在滿足用戶需求的前提下，最大限度地整合資源，使得計算刀片，I/O刀片，管理登陸刀片有效集中在同一個刀片機(jī)箱內(nèi)，最大程度節(jié)約了空間，減少了布線，降低了成本，這與曙光刀片平臺良好的兼容性密不可分的。同時，曙光刀片網(wǎng)絡(luò)，Infiniband設(shè)備的模塊化設(shè)計也為用戶最大限度提高了性能，節(jié)約了成本。

用戶存儲需求大，空間要求高，本方案的存儲使用目前業(yè)界容量最大的SATA磁盤陣列，存儲容量達(dá)到64TB。為了保證I/O的性能，在主機(jī)一端使用光纖通道，速度達(dá)到4Gb。為了保證存儲系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性，使用FC SAN的存儲配置。同時，計算節(jié)點之間可以通過Infiniband對 I/O節(jié)點進(jìn)行訪問，從而提高I/O性能。

本方案充分考慮到了應(yīng)用特點，使用Infiniband高速網(wǎng)，專門為曙光刀片平臺所設(shè)計的Infiniband高速模塊，減去了Infiniband的卡，交換機(jī)的成本，大幅降低Infiniband高速網(wǎng)成本和布線，同時保證了所有節(jié)點之前Infiniband全線速互聯(lián)。

構(gòu)建一套大規(guī)模高性能集群系統(tǒng)涉及到三個層面的內(nèi)容：最底層的是硬件平臺，它是完成任務(wù)的最基礎(chǔ)設(shè)施；其次是OS平臺，包括節(jié)點機(jī)的操作系統(tǒng)以及集群操作系統(tǒng)；最后是應(yīng)用環(huán)境平臺，包括并行開發(fā)環(huán)境以及編譯環(huán)境。高效率的集群系統(tǒng)需要幾個層面的緊密耦合、協(xié)調(diào)工作。曙光TC4000A的注重效率的設(shè)計思路貫穿到每一個細(xì)節(jié)，在每個層面上都做到性能最優(yōu)。尤其是OS平臺以及應(yīng)用環(huán)境平臺。

曙光公司針對網(wǎng)格應(yīng)用在曙光4000A上應(yīng)用了眾多的面向網(wǎng)格的應(yīng)用，這些應(yīng)用一方面幫助用戶提供一個完整的單一系統(tǒng)映像的管理，一方面進(jìn)一步實現(xiàn)很多網(wǎng)格相關(guān)的應(yīng)用。在并行開發(fā)和編譯環(huán)境、MPI、PVM、編譯環(huán)境：GNU Compiler、ACML、BLAS庫、GOTO和ATLAS、LAPACK、ScaLAPACK、PETSc、FFTW等方面下足了功夫。值得一提的是曙光為此配備的PVM系統(tǒng)，即并行虛擬機(jī)（Parallel Virtual Machine）。它是由美國橡樹嶺(Oak Ridge)國家實驗室、美國Tennessee大學(xué)和Emory大學(xué)于始于1989年聯(lián)合研制成功的一種特殊科技，它具有較好的適應(yīng)性、可擴(kuò)展性、可移植性和易使用性等特點，源代碼可以免費獲取，現(xiàn)已被用戶廣泛采納等特點。目前對它的研究和開發(fā)工作仍在各大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行。隨著它的不斷流行，已經(jīng)被移植到PVP、SMP、MPP、工作站和集群系統(tǒng)。

此外，曙光還特別為中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所量身配備NAMD、GROMACS軟件等分子動力學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)軟件，可以具有序列搜尋與比對、分子圖形分析、分子對接（藥物設(shè)計）等功能。

收益與商業(yè)價值

基于英特爾至強(qiáng)處理器的曙光病原生物學(xué)大型計算平臺使得曙光公司和中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所在如下方面獲益匪淺：

病原研究平臺運(yùn)行穩(wěn)定可靠，避免了因系統(tǒng)故障導(dǎo)致的超算平臺效率下降。

極大的提高了原有計算模式的速度，保障了中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所學(xué)科研究上的應(yīng)用，增強(qiáng)了中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所科研方面的核心競爭力。

降低了中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所的總體擁有成本，基于英特爾架構(gòu)的曙光病原生物學(xué)大型計算平臺可以實現(xiàn)簡便、集中、有效的管理，并可根據(jù)客戶對性能的需求而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。另外電源和散熱策略的自動優(yōu)化，空間的節(jié)省，部署效率的提升，都有助于降低總體擁有成本。

曙光病原生物學(xué)大型計算平臺的成功使用不但驗證了擁有刀片服務(wù)器自主知識產(chǎn)權(quán)的曙光公司的創(chuàng)新能力，而且曙光公司的國際影響力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

曙光病原生物學(xué)大型計算平臺作為一個助力現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究信息化建設(shè)、科研工作的高科技平臺，它帶來的不僅是運(yùn)行效率的顯著提升，同時也完全滿足了用戶對更高計算性能和更低成本的追求，讓用戶在最大程度上感受到高性能計算技術(shù)的真實價值，從而實現(xiàn)穩(wěn)定、高品質(zhì)的服務(wù)，也將在更深層次上推動我國醫(yī)學(xué)研究行業(yè)高性能計算系統(tǒng)的建設(shè)，讓中國的醫(yī)療事業(yè)發(fā)展在高性能計算平臺上揚(yáng)帆起航。

zhabin

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