“又快又準”浪潮高性能提速西北工業大學三航科研

西北工業大學是我國唯一一所以發展航空、航天、航海工程教育和科學研究為特色的研究型、多學科和開放式的科學技術大學，在三航的高性能計算領域承擔了多項國家自然科學基金重點課題，如大型航空整體結構軟件變型機理及精度保障技術、空天飛行器材料與結構的性能評價及關鍵理論研究、材料與制品性能預測的多尺度模型與計算方法等。

又快又準的雙重挑戰

航空、航天、航海領域的很多研究都離不開超級計算機，如飛行器材料篩選、外觀設計、飛行安全性預測、發動機機艙燃燒模擬、宇宙飛船所在的外太空分子模擬等。三航領域對超級計算機的要求非常高，不僅要求計算效率要足夠快、更重要的是要求計算出來的數據絕對可靠和精準，否則一個小小的偏差則有可能在實際制作中損失大量的經費。

西北工業大學計劃興建一套高性能計算集群，主要用于西工大航空、航天、航海、材料、機電等學科領域的材料計算、結構計算、流體計算、電磁計算、分子動力學計算、有限元計算等方面，并承擔西北工業大學Chinagrid教學科研平臺的一些任務。

新瓶如何裝舊酒？

西北工業大學原有的高性能計算集群上已運行了多個三航應用程序，如何將這些既有的應用順暢的遷移到新的集群之中，是迫切需要解決的問題。如西北工業大學的材料云管理系統，用戶主要通過該系統進行計算任務的提交和管理工作，為了方便用戶使用新集群，需要把新集群的管理系統ClusterEngine和原有系統進行整合。但是ClusterEngine和西北工大材料云系統的開發語言和框架完全不同，整合難度和工作量非常大。

針對三航應用的特點，浪潮為西北工業大學設計構建了峰值計算性能達80萬億次的超級計算機系統，在國內高校和三航應用領域處于領先地位。該集群具有計算性能優越、功耗控制領先、監控管理系統方便易用、系統開放易于擴展、服務體系完善等特點。

首先，系統采用性能強勁的Intel Sandybridge E5-2670處理器，CPU總體理論計算峰值高達53TFlops；系統存儲總容量219TB，分為并行存儲系統179TB，光纖存儲系統40TB；另外，考慮到節能、空間、擴展、維護等因素，浪潮選用了高密度刀片服務器作為計算服務器組；在網絡方面采用Mellanox Infiniband 高速網絡組成胖樹架構的計算網絡，保障全線速互聯；并且為了更好的協助用戶提升新架構應用水平與能力，浪潮配置了最新Kepler K20 GPU加速節點。整體項目中采用了浪潮高擴展性并行存儲系統TSExaStor，具有更高的帶寬、更強的穩定性、更友好的界面和更多的備份策略，并且配置了一套IPMI網絡，便于管理員的帶外管理。

軟硬一體化服務提升科研效率

為了讓客戶盡快使用集群，現場實施工程師和后臺研發工程師從客戶處要來資料熟悉材料云的實現方式，經過一周的努力，把ClusterEngine的主要模塊進行了移植，通過材料云管理系統可以無縫的對新集群進行管理和任務提交。

新的高性能計算集群進一步縮短了三航應用的運算時間，縮短了大約1/10左右的研發時間。同時，浪潮也深入參與到三航領域的高性能計算管理軟件的開發和應用軟件開發。目前，雙方共同開發的面向三航的ClusterEngine高性能計算服務平臺已獲得了顯著的成果。

  同時，西北工業大學之前使用了多個商用軟件，這些軟件按照使用的license數量進行計費。為提高浮動 license的使用效率，西工大與浪潮合作開發了浮動 license調度系統，該系統可以自動調度 license，提高了浮動 license的使用效率，加快了科研進度。

在異構應用研究領域，雙方共同開展基于GPU、MIC平臺的計算流體力學應用優化也取得了豐碩成果，其中基于MIC平臺的計算流體力學應用優化算法成為2012年IDF12大會的唯一MIC展示案例。

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