2020年9月4日，浪潮集團(tuán)“智驅(qū)新時(shí)代-浪潮云數(shù)智中國(guó)行”長(zhǎng)沙站活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，中南大學(xué)信息與網(wǎng)絡(luò)中心代表以“智算中南”為主題，介紹了中南大學(xué)高性能計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)有關(guān)情況。中南大學(xué)與浪潮攜手打造的國(guó)內(nèi)首個(gè)高校智算平臺(tái)即將落成，不僅將有力地支持中南大學(xué)的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)，推動(dòng)高校高性能計(jì)算的發(fā)展，更是智慧時(shí)代開(kāi)展科學(xué)研究強(qiáng)有力的基礎(chǔ)設(shè)施，“智算中南”將著力推進(jìn)以算力為基礎(chǔ)、以算法為核心、以模擬和仿真為手段的科學(xué)研究數(shù)字生態(tài)體系建設(shè)，賦能各行業(yè)的創(chuàng)新研究。
以下為演講現(xiàn)場(chǎng)實(shí)錄。
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位來(lái)賓、IT屆的朋友們，上午好！今天非常高興，借浪潮公司巡展的機(jī)會(huì)，分享中南大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)建設(shè)的一點(diǎn)體會(huì)。我的匯報(bào)題目是“智算中南”，實(shí)際上是借“智算中南”建設(shè)案例，向大家匯報(bào)中南大學(xué)信息與網(wǎng)絡(luò)中心在高性能計(jì)算平臺(tái)建設(shè)方面的一些做法，以期拋磚引玉。
“智算中南”建設(shè)背景
首先，從國(guó)家高等教育的宏觀視角來(lái)觀察，那就是“雙一流”建設(shè)戰(zhàn)略的大背景。2017年9月21日，教育部、財(cái)政部、國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的通知》，正式公布“雙一流”建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單?！半p一流”建設(shè)主要圍繞五個(gè)方面開(kāi)展，包括一流師資團(tuán)隊(duì)的建設(shè)、拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)、科學(xué)研究水平的提升、優(yōu)秀文化的傳承創(chuàng)新以及科研成果的轉(zhuǎn)化推進(jìn)。“雙一流”建設(shè)和人們熟知的“211工程”、“985工程”比較，有一點(diǎn)顯著的不同，“雙一流”建設(shè)引入了優(yōu)勝劣汰的動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，這種動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的制度安排，使得各個(gè)高校面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
其次，從學(xué)校當(dāng)前的需求來(lái)分析，中南大學(xué)是教育部直屬全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)、國(guó)家“211工程”和“985工程”高校，是世界一流大學(xué)A類建設(shè)高校?！半p一流”建設(shè)的內(nèi)容就包括科學(xué)研究、人才培養(yǎng)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，在“雙一流”建設(shè)的大背景下，學(xué)校的科學(xué)研究水平、科研成果產(chǎn)出以及拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要更上一層樓。我們都知道，科學(xué)研究包括理論研究和實(shí)驗(yàn)研究?jī)蓚€(gè)基本范式，自從計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，我們又多了一種從事科學(xué)研究的手段，那就是計(jì)算，通過(guò)高性能計(jì)算系統(tǒng)的模擬和仿真，來(lái)開(kāi)展科學(xué)研究。
《論語(yǔ)》中孔子說(shuō)：“工欲善其事，必先利其器”。建設(shè)一個(gè)硬件先進(jìn)、功能齊全、資源豐富，面向全校師生提供高性能計(jì)算公共服務(wù)的開(kāi)放性基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可以為學(xué)校的科學(xué)研究和工程計(jì)算提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，而且還是人才培養(yǎng)的重要基地，更是參與國(guó)內(nèi)外高性能計(jì)算領(lǐng)域?qū)W術(shù)交流、科研合作和創(chuàng)新的重要平臺(tái)。因此，建設(shè)智算平臺(tái)提供公共計(jì)算服務(wù)的緊迫性就顯得尤為突出，我們的理念是時(shí)不我待，只爭(zhēng)朝夕。
再者，從學(xué)校高性能計(jì)算應(yīng)用層面來(lái)剖析，智算平臺(tái)建設(shè)之前存在四個(gè)方面的問(wèn)題：
第一是小規(guī)模計(jì)算集群，學(xué)校各科研團(tuán)隊(duì)采購(gòu)小規(guī)模集群，存在使用效率低、資源有限、運(yùn)維困難、安全隱患大，缺乏高水平專業(yè)運(yùn)維和用戶服務(wù)技術(shù)人員，以及存在分散重復(fù)建設(shè)等問(wèn)題；第二是昂貴的社會(huì)計(jì)算資源，租用校外計(jì)算資源存在費(fèi)用高、數(shù)據(jù)傳輸困難，難以滿足個(gè)性化需求等問(wèn)題；第三是對(duì)計(jì)算資源的持續(xù)投入不足，學(xué)校2009年建設(shè)了校級(jí)高性能計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)，盡管在2013年和2018年分別進(jìn)行過(guò)升級(jí)更新，但總體而言，缺乏持續(xù)的滾動(dòng)投入，導(dǎo)致計(jì)算能力嚴(yán)重不足，而且，早年建設(shè)的高性能計(jì)算設(shè)施即將面臨淘汰；第四是調(diào)研表明學(xué)校公共計(jì)算資源不足，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)校二級(jí)學(xué)院自建計(jì)算集群存量、梳理資產(chǎn)部門(mén)計(jì)算設(shè)備采購(gòu)清單，以及調(diào)研用戶對(duì)高性能計(jì)算資源的需求，發(fā)現(xiàn)學(xué)校公共計(jì)算資源存在明顯的短板。
最后，調(diào)研國(guó)內(nèi)外高水平大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)建設(shè)表明，近年來(lái)清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、上海交通大學(xué)分別投入數(shù)千萬(wàn)資金開(kāi)展高性能計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)，滿足學(xué)?？蒲袑?duì)算力的需求。從全球HPC TOP 500排行榜來(lái)觀察，國(guó)外高水平大學(xué)也不例外?？傊?，國(guó)內(nèi)外高水平大學(xué)在高性能計(jì)算領(lǐng)域的投入日趨增大，建設(shè)規(guī)模早已進(jìn)入千萬(wàn)億次級(jí)別（P級(jí)別），國(guó)家層面，E級(jí)別超算已提上議事日程。
基于上述背景，針對(duì)“智算中南”解決方案，我們提出滿足用戶需求，考慮前瞻性，重點(diǎn)服務(wù)學(xué)?！半p一流”建設(shè)的三個(gè)建設(shè)原則，精心設(shè)計(jì)、用心打造“智算中南”高性能計(jì)算平臺(tái)。
智算平臺(tái)四大優(yōu)勢(shì)
2020年上半年，中南大學(xué)攜手浪潮開(kāi)始“智算中南”的建設(shè)，智算平臺(tái)共有上千臺(tái)設(shè)備，采用浪潮成熟穩(wěn)定的高性能計(jì)算和人工智能服務(wù)器以及浪潮AI微模塊數(shù)據(jù)中心解決方案，合計(jì)42個(gè)高密度IT機(jī)柜，設(shè)備布局科學(xué)合理、密度高、功耗分布均勻且無(wú)熱點(diǎn)。單IT機(jī)柜設(shè)計(jì)功率達(dá)到19千瓦，機(jī)房面積195平米，以前幾乎無(wú)法想象在195平米的空間內(nèi)，計(jì)算集群可以達(dá)到五千多萬(wàn)億次的超高算力。
中南大學(xué)智算平臺(tái)具有四大優(yōu)勢(shì)：
首先是超強(qiáng)算力，智算平臺(tái)由1058個(gè)浪潮高密度HPC計(jì)算節(jié)點(diǎn)和AI服務(wù)器節(jié)點(diǎn)組成，采用英特爾高性能CPU和英偉達(dá)Tesla系列GPU，合計(jì)50896個(gè)計(jì)算核心，CPU理論計(jì)算能力為4856萬(wàn)億次，GPU理論計(jì)算能力為788萬(wàn)億次，整個(gè)計(jì)算集群聚合計(jì)算能力達(dá)到5644萬(wàn)億次，計(jì)算能力位于當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校頂尖水平。
第二是超強(qiáng)作業(yè)調(diào)度和管理能力，智算平臺(tái)采用浪潮自主研發(fā)的Cluster Engine集群作業(yè)調(diào)度管理軟件和AIStation人工智能資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)平臺(tái)計(jì)算資源的統(tǒng)一調(diào)度和管理，科學(xué)分配高性能計(jì)算和深度學(xué)習(xí)等計(jì)算資源。
第三是超高性能的并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，智算平臺(tái)采用國(guó)際領(lǐng)先的DDN商業(yè)版Lustre并行文件系統(tǒng)和統(tǒng)一集中式存儲(chǔ)架構(gòu)，可用存儲(chǔ)容量超過(guò)2PB，最大持續(xù)讀寫(xiě)帶寬達(dá)到20GB/s。
第四是超大IB高速計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，智算平臺(tái)采用Mellanox公司最新的HDR InfiniBand交換機(jī)，構(gòu)建高帶寬、低時(shí)延的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)千余臺(tái)設(shè)備的100Gb完全無(wú)擁塞高速互聯(lián)。在成千上萬(wàn)的計(jì)算機(jī)組成超大規(guī)模計(jì)算集群中，節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器之間的吞吐和速度極為重要，這也是“智算中南”解決方案選擇InfiniBand實(shí)現(xiàn)集群高速互聯(lián)的原因。
“智算中南”高性能計(jì)算平臺(tái)將于今年9月底建成，目前正在按計(jì)劃開(kāi)展系統(tǒng)加電測(cè)試、機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試、集群管理軟件測(cè)試、并行編譯環(huán)境測(cè)試、內(nèi)存帶寬測(cè)試、IB高速計(jì)算網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、存儲(chǔ)系統(tǒng)測(cè)試、動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試以及HP Linpack測(cè)試等。下一步將結(jié)合具體的專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，與學(xué)校不同學(xué)科的專家、教授一道，開(kāi)展專業(yè)應(yīng)用軟件測(cè)試，預(yù)計(jì)10月份投入試運(yùn)行。我們相信，隨著平臺(tái)的投入使用，必將有力地推動(dòng)學(xué)?？茖W(xué)研究水平的提升，進(jìn)一步促進(jìn)科研成果的產(chǎn)出和拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，為學(xué)校的“雙一流”建設(shè)做出貢獻(xiàn)。
結(jié)束語(yǔ)
各位來(lái)賓，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的源泉，“智算中南”高性能計(jì)算平臺(tái)不僅僅定位于服務(wù)中南大學(xué)“雙一流”建設(shè)，同時(shí)，我們歡迎各高等院校、科研單位、大型企業(yè)的研發(fā)機(jī)構(gòu)和中南大學(xué)攜手，基于中南大學(xué)智算平臺(tái)強(qiáng)大的算力，在學(xué)術(shù)研究、科研創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、人才培養(yǎng)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面開(kāi)展全方位的緊密合作，引領(lǐng)創(chuàng)新潮流，探索未知世界！
