英特爾與上海交大的合作可以追溯到2013年，2013年上海交大建設(shè)的“π1.0”超算中心，當(dāng)時(shí)這一超算中心的計(jì)算能力在國內(nèi)高校中排在第一位，性能夠好，夠穩(wěn)定，但五年之后，這些資源明顯已經(jīng)不夠用了。2018年，在上海交大校領(lǐng)導(dǎo)的支持下，林新華所在的網(wǎng)絡(luò)信息中心計(jì)算部開始建設(shè)二期項(xiàng)目。

高校超算發(fā)展簡史

林新華是非常資深的專家，對超算在中國，尤其對高校超算的發(fā)展歷史非常熟悉。他記得，在他上學(xué)的時(shí)候，高校機(jī)房里的高性能計(jì)算機(jī)都是小型機(jī)，大都來自IBM、SGI這樣的廠商。這一局面在2010年前后開始有很大改觀，業(yè)內(nèi)開始用英特爾的x86架構(gòu)CPU構(gòu)建集群，國內(nèi)高校也都紛紛效仿。

基于x86架構(gòu)的超算降低了成本帶來了很高的開放性和靈活性，超算行業(yè)也步入發(fā)展快車道，而在學(xué)校，由于各個(gè)院系都在構(gòu)建超算集群，超算的資源利用率開始成為新的問題，需要有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)去維護(hù)超算中心，學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)也意識(shí)到必須有專門的隊(duì)伍去維護(hù)超算設(shè)施，讓專業(yè)的人做專業(yè)的事兒，使用者可以把精力放在自己本身的業(yè)務(wù)上。

超算資源是戰(zhàn)略資源，很多科研工作都需要超算，在學(xué)校，用超算的人也越來越多了，林新華介紹說，很多現(xiàn)在的學(xué)科都需要做一些計(jì)算，傳統(tǒng)的數(shù)值模擬仿真是一類，新興的AI計(jì)算用的也越來越多，現(xiàn)在開始流行用AI的方式來做材料科學(xué)研究，一批新的計(jì)算負(fù)載開始出現(xiàn)。于是，上海交大的π集群就不夠用了。

二期項(xiàng)目在技術(shù)方面得到了英特爾的大力支持，與英特爾技術(shù)團(tuán)隊(duì)的多次溝通后，最終決定選擇當(dāng)時(shí)還未發(fā)布的Cascade Lake處理器。林新華表示，之所以選擇這款處理器，除了看中性能以外，還特別看中新處理器能支持智能應(yīng)用程序這點(diǎn)。

上海交大“π2.0”超算系統(tǒng)

在上海交大構(gòu)建的“π2.0”超算系統(tǒng)中，計(jì)算存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)三部分都有創(chuàng)新，三大創(chuàng)新都有英特爾的身影。

在計(jì)算方面，π2.0系統(tǒng)采用了第二代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，采用了658臺(tái)雙路節(jié)點(diǎn)，1316顆第二代至強(qiáng)金牌6248處理器，雙精度浮點(diǎn)理論性能能達(dá)到2.1PFlops。在應(yīng)用負(fù)載方面，新一代的處理器既支持傳統(tǒng)HPC負(fù)載又面向AI負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化。

在高速互連方面，π2.0采用了英特爾Omni-Path架構(gòu)，可以幫助MPI應(yīng)用平滑升級(jí)，無需更改代碼就能將應(yīng)用遷移到新的架構(gòu)?；贠mni-Path架構(gòu)的交換機(jī)芯片支持48端口，單交換機(jī)支持最多1152個(gè)端口。

在存儲(chǔ)方面，π2.0還構(gòu)建了中國高校第一臺(tái)全閃存NVMe Lustre存儲(chǔ)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)基于開源分布式架構(gòu)，集合了英特爾兩種創(chuàng)新硬件方案，DC P4610 NVMe SSD和OPA卡，分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)Lustre是支持HPC仿真環(huán)境的并行文件系統(tǒng)。

一體化的方案，性能大幅提升

π2.0超算系統(tǒng)較為全面的采用了英特爾一體化的HPC解決方案，整體性能都達(dá)到了很好的效果，計(jì)算和存儲(chǔ)性能顯著提升。林新華介紹說，與π1.0相比，π2.0在單節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力提升了4.5倍，四節(jié)點(diǎn)的性能提升了4.7倍。存儲(chǔ)方面，傳輸速度能達(dá)到每秒15GB/s，相比原有系統(tǒng)性能提升了五倍。

系統(tǒng)升級(jí)的苦很多人都有體會(huì)，PC的Windows升級(jí)，手里的安卓IOS設(shè)備升級(jí)，多少都會(huì)有點(diǎn)問題，有部分APP都不支持新系統(tǒng)。

而在上海交大的這次更新中，令林新華感到意外的是，系統(tǒng)升級(jí)遷移程序的時(shí)候，完全無需修改代碼，直接拿源代碼即可運(yùn)行。從一個(gè)平臺(tái)搬到另外一個(gè)平臺(tái)通常都需要去改源代碼，這對學(xué)校的老師有非常大的困擾，就像搬家一樣麻煩，如果說可以拎包入住，原來有的東西這里都有，這該有多大的吸引力？

從上海交大此次升級(jí)π2.0系統(tǒng)的實(shí)踐中，我們看到高校對于超算中心的重視，在技術(shù)實(shí)踐上，中國高校在基礎(chǔ)設(shè)施方面走在了世界前沿。林新華介紹說，國內(nèi)高校在高性能計(jì)算方面有很大投入，許多知名高校都有非常好的計(jì)算平臺(tái)支持，而且這些計(jì)算平臺(tái)哪怕放到美國、日本、歐洲國家相比也都不算差。

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