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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。

吉林大學是教育部直屬的全國重點綜合性大學，是1995年首批通過國家教委"211工程"審批，2001年被列入"985工程"國家重點建設的大學之一，承擔著包括863計劃、973計劃在內的眾多國家級項目，設有理論化學、汽車動態(tài)模擬、超硬材料等數十個國家級、部級和省級重點實驗室。為了盡快實現成為國內領先、國際知名的高水平研究型大學的目標，吉大近年來不斷加大在科研領域的投資，壯大科研實力。

兩種模式的選擇

計算已經和試驗、理論并列成為現代科研的三大支柱， 2009年有多個領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成為吉林大學眾多重點實驗室從事科學研究不可或缺的工具。

加強HPC的建設顯然是吉林大學的當務之急，不過更為緊要的是選擇何種部署方式。當前高�？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，這些系統個性化強，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的維護者，他們不僅要精通自己的專業(yè)領域，也要了解計算機方面的技術，因此導致在運維方面花費了巨大的精力。

最終學校決定"集中資金辦大事"，斥資1300萬元建設一套超大規(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，更快地實現建設研究型大學的目標。

眾口難調的挑戰(zhàn)

建設后的超算中心主要用戶包括理論化學國家重點實驗室、材料學院、無機合成與制備化學國家重點實驗室、數學學院、集成光電子、汽車學院、超分子結構與材料國家重點實驗室等，各實驗室使用的應用軟件也涵蓋各個領域，比如計算化學領域的Gaussian, ADF, Materials Studio, VASP, Molpro, Molcas, Amber, Grom等，分子動力學領域的AMBER, HyperChem, ChemLab, CHARMM等，CAD/CAE領域的LS-DYNA, FLUENT, MATLAB等。

高性能計算本質是并行計算。目前大多數計算軟件都比較復雜，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)點內的OpenMP并行和節(jié)點間的TPC-Linda并行；

將數十個不同的應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高性能服務器集群系統，該系統的計算能力峰值達40萬億次，整套方案以"300個刀片計算節(jié)點+QDR Infiniband"構成計算模塊，10臺機架式服務器通過光纖交換機共享8Gb光纖存儲盤陣，并作為LUSTRE并行文件存儲系統統一負責數據的存儲和傳輸，登陸節(jié)點、管理節(jié)點、作業(yè)調度節(jié)點均通過以太網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據處理工作。

"高密度刀片+QDR Infiniband"構成的計算模塊，提供了最強的計算能力和高帶寬、低延遲的計算網絡，在用戶應用中，Gaussian、ADF等多種應用的計算效率嚴重依賴處理器主頻，Amber，Grom等應用在并行計算時對網絡的要求十分苛刻。因此該計算模塊整合了多項最新技術最大限度的消除了系統瓶頸；"LUSTRE并行文件系統+光纖"滿足了數據密集型計算的需求。用戶的主要應用系統Gaussian會產生很大的臨時文件，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。

硬件系統的定制化僅是第一步，應用的部署和調試則更為專業(yè)。不同的計算軟件、計算方法，對硬件資源的要求、參數設置各不相同，要實現高效計算必須為每個應用分配合理的資源，進行合理的參數設置。如Gaussian軟件，L502（一類計算任務類型）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，所有系統管理均可在界面中實現。除了幫助用戶部署應用外，浪潮還利用高性能培訓服務體系，為用戶后期的運維和使用提供了全面的培訓，不僅為用戶提供了好用的設備，更讓用戶用好自己的系統。

結束語

國內正掀起一股超算建設熱潮，上海、天津、深圳等城市都已經建成自己的超算中心。不可否認，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，沒有通用的應用"，在面對數量繁多的應用時，如何提高高性能系統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"的模式提供了很好的解決之道，值得借鑒。