湘潭大學(xué)是一所綜合性全國重點大學(xué)，座落在毛澤東同志的故鄉(xiāng)?湘潭市，是全國首批具有碩士學(xué)位授予權(quán)的單位，教育部本科教學(xué)工作水平評估優(yōu)秀學(xué)校。 學(xué)校創(chuàng)辦于1958年，學(xué)校學(xué)科已經(jīng)形成了一批特色比較突出、優(yōu)勢比較明顯的學(xué)科專業(yè)群體，在國內(nèi)有較大影響。
目前信工院、物理學(xué)院、土力學(xué)院、數(shù)學(xué)學(xué)院、化學(xué)學(xué)院都涉及到高性能計算機的應(yīng)用。為了學(xué)校各個研究領(lǐng)域突飛猛進的發(fā)展科學(xué)研究，計劃對高性能計算系統(tǒng)實施改造，以更加穩(wěn)定高效的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來協(xié)助各學(xué)院應(yīng)用軟件順利高效的運行。該系統(tǒng)主要是由學(xué)校多個學(xué)院共同使用，應(yīng)用于多個研究領(lǐng)域，涉及圖像分析與處理、海量數(shù)據(jù)挖掘、材料設(shè)計、材料結(jié)構(gòu)與性能分析、并行算法研究等。
在原有的基礎(chǔ)之上設(shè)計、完善高性能計算系統(tǒng)是一件復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及從軟件到硬件的各個層面，而且每一個環(huán)節(jié)都相互關(guān)聯(lián)。在項目實施之前，項目組著重采訪了湘潭大學(xué)此次項目的重要負責(zé)人，對方闡述到：希望采用目前最先進的系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)代替原有的技術(shù)，借以提高整個科研的發(fā)展速度和各種資源的完美整合。高性能計算系統(tǒng)是一個對于計算穩(wěn)定性要求極高的系統(tǒng)，因此系統(tǒng)的建設(shè)不僅要體現(xiàn)出在各個節(jié)點機的穩(wěn)定運行和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作，還要具備非常完善的整合能力，能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。由于三院共享這套高性能計算系統(tǒng)，用戶的管理將非常重要。隨著今后對數(shù)據(jù)精度和運算速度要求的不斷提高，整個系統(tǒng)必然面臨擴容的需求，那就需要這個系統(tǒng)必須具備很好的擴展能力并具備良好的向前兼容能力。
卓越的選擇，以不變應(yīng)萬變
考慮到目前湘潭大學(xué)學(xué)院高性能計算系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，經(jīng)過與湘潭大學(xué)的充分溝通與實地考慮，最后決定采用基于機群架構(gòu)的設(shè)計思想：高性能節(jié)點機的傾力打造與機柜子系統(tǒng)的搭建。該系統(tǒng)共采用68個節(jié)點，其中64個參與運算作為計算節(jié)點，其它四個節(jié)點分別承擔(dān)I/O吞吐服務(wù)、用戶登錄服務(wù)、整個機群系統(tǒng)的管理、監(jiān)控服務(wù)。在高性能計算領(lǐng)域里，計算節(jié)點是高性能計算系統(tǒng)中的單個計算機系統(tǒng)，它的計算能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)性能的最主要因素，是整個高性能計算系統(tǒng)的基礎(chǔ)，曙光公司選擇了一款系能卓越的2U機架式的服務(wù)器節(jié)點機??曙光天闊A620r-E作為計算節(jié)點。天闊A620r-E能穩(wěn)定運行多種32位和64位主流操作系統(tǒng)，采用了基于Opteron 64位處理器的架構(gòu)，配置兩顆AMD Opteron 270處理器，在單處理器上顯示了強大的解決問題的能力，在多處理器系統(tǒng)上體現(xiàn)了近乎線性的性能加速比。在湘潭大學(xué)的高性能計算系統(tǒng)的搭建中，各院系的應(yīng)用對于節(jié)點機的結(jié)構(gòu)有著很高的要求，同時要考慮到應(yīng)用的粒度、應(yīng)用的計算特性、應(yīng)用時效性等方面的因素。尤其是物理系，要保證所使用的商業(yè)軟件能正常運行，這就要求能夠運行64位程序的同時向下兼容32位應(yīng)用，同時對CUP的浮點運算能力要求較高，需具有很高的系統(tǒng)峰值。曙光天闊A620r-E作為計算節(jié)點搭建的機群系統(tǒng)，其理論峰值運算能力達到1024 Gflops，Linpack 效率可達70%，實際運算能力可達716.8 Gflops，很好的解決了湘潭大學(xué)一直以來服務(wù)器處理能力不足，計算規(guī)模小的問題。曙光天闊A620r-E具有處理速度快、可用性強、易管理、可伸縮和噪音低等方面的強大優(yōu)勢，全面提高了湘潭大學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效能。
在系統(tǒng)搭建以及優(yōu)化過程中，由于機柜子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的承載部件，機群的主要子系統(tǒng)都安裝在機柜系統(tǒng)中，同時其還承擔(dān)了整個系統(tǒng)的供電和監(jiān)控功能，于是在實際考察后，系統(tǒng)配置了一個曙光TC4000L主機機柜，三個擴展機柜，用以安裝所有設(shè)備和相應(yīng)的聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。曙光4000L獨有SKVM網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大大減少節(jié)點機之間的連線，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。而機柜中機群電源系統(tǒng)、主干交換機、內(nèi)置控制臺等設(shè)備均采用了精心設(shè)計的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和電源布線，同時做到近插接，構(gòu)造了整潔的機柜內(nèi)部環(huán)境，極大地方便了用戶設(shè)備調(diào)試和問題分析，滿足了各院系的整體應(yīng)用需求。
此外，考慮到高性能計算對于網(wǎng)絡(luò)性能的較高需求，湘潭大學(xué)的高性能計算系統(tǒng)采用了Myrinet 高速的通信網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)了高速度、低延遲、點對點的通訊能力。此項設(shè)計在解決數(shù)學(xué)的實際應(yīng)用中尤為突出，數(shù)學(xué)系主要使用該系統(tǒng)作為并行程序設(shè)計應(yīng)用，對一些算法的設(shè)計和優(yōu)化進行操作，為其他學(xué)院提供一些程序設(shè)計的支持，對系統(tǒng)的通訊與交換能力有很高的要求。同時，在網(wǎng)絡(luò)搭建中還采用千兆的無阻塞、全互連的快速網(wǎng)絡(luò)，用以實現(xiàn)I/O吞吐，并通過網(wǎng)卡邦定技術(shù)，增加帶寬，做到資源的充分利用。
在高性能計算環(huán)境的實現(xiàn)同時，由于三院共享這套高性能計算系統(tǒng)，用戶的管理則顯得非常重要，為了更好的方便用戶使用，工程師又通過曙光4000L機群操作系統(tǒng)軟件（DCOS）對湘潭大學(xué)進行了高性能計算系統(tǒng)的管理優(yōu)化，曙光4000L機群管理軟件大大提高了機器的使用率，減少了不必要的用戶資源沖突，同時兼顧資源的共享和資源的合理應(yīng)用。DCOS管理系統(tǒng)是一套多功能、易使用、可擴展的實用化機群管理工具，包含幾個模塊（DCMS、Mterm、DCIS、DCMM），完全符合SUMA標準，即具有可擴展性、可用性、可管理性和可靠性四個方面的特性。通過曙光的機群操作系統(tǒng)工具，可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)所有節(jié)點的全面整合，曙光的機群操作系統(tǒng)支持各種異構(gòu)平臺，在使用上更加方便。最后，本方案采用高可靠性、高可管理性、高性價比的全光纖磁盤陣列系統(tǒng)，保證了數(shù)據(jù)吞吐的高效性和可靠性，有助于滿足用戶的今天的各種存儲需求，而且為滿足未來存儲需求的持續(xù)增長奠定了良好基礎(chǔ)。
內(nèi)外兼修，好處顯而易見
項目完成之后，曙光公司的技術(shù)人員對該系統(tǒng)進行了一段時間的使用監(jiān)測，最后結(jié)果顯示：完全滿足了湘潭大學(xué)系統(tǒng)搭建的先進性、穩(wěn)定性、可管理性、可擴展性方面的需求。湘潭大學(xué)的項目負責(zé)人提到：在國外品牌與國內(nèi)品牌的選擇上，我們毅然選擇后者，在與各種系統(tǒng)的兼容方面，國產(chǎn)品牌更能便于我們的使用，安全性也有很好的保障。尤其在售后服務(wù)方面，曙光五年原廠商免費服務(wù)，為我們排除了后顧之憂。曙光公司也承諾，服務(wù)永遠本著讓客戶滿意為止，保證第一時間的及時響應(yīng) 。技術(shù)優(yōu)勢更是重中之重，曙光一直引領(lǐng)著高性能計算的研發(fā)，信息產(chǎn)業(yè)部、上海超級計算中心、中石油等一大批用戶使用了曙光4000系列高性能計算機系統(tǒng)，應(yīng)用覆蓋科學(xué)計算、生物信息處理、數(shù)據(jù)分析、信息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等多個領(lǐng)域，這些都顯示出，我們選擇曙光服務(wù)器一定不會錯。
曙光公司秉承發(fā)展我國高性能計算機產(chǎn)業(yè)化的宗旨，以堅定不移的信念和海納百川的胸懷，開發(fā)推廣具有自主知識產(chǎn)權(quán)和很強競爭力的高性能計算機產(chǎn)品，是目前國內(nèi)唯一一家擁有全系列品牌服務(wù)器的廠商。多年來在多個行業(yè)領(lǐng)域做出了杰出貢獻，在教育行業(yè)尤為突出。此次為湘潭大學(xué)搭建高性能計算平臺再次驗證了曙光服務(wù)器的整體實力，從產(chǎn)品的推出，到解決方案的配合，細致周到、執(zhí)著追求客戶服務(wù)為本，迎其所需，一切從客戶出發(fā) 、一切為客戶著想 、一切讓客戶滿意。
