新的集群讓應(yīng)用的運算時間縮短了1/10，這對整體研發(fā)效率的提升作用是顯而易見的，讓我們能夠更加專注于對航空、航天、航海理論的研究和更多研究模型的建立。同時，浪潮視我們?nèi)鏟artner的感覺，也確實幫助我們解決了大量的應(yīng)用問題。
——西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心負責(zé)人
西北工業(yè)大學(xué)是我國唯一一所以發(fā)展航空、航天、航海工程教育和科學(xué)研究為特色的研究型、多學(xué)科和開放式的科學(xué)技術(shù)大學(xué)，在三航的高性能計算領(lǐng)域承擔(dān)了多項國家自然科學(xué)基金重點課題，如大型航空整體結(jié)構(gòu)軟件變型機理及精度保障技術(shù)、空天飛行器材料與結(jié)構(gòu)的性能評價及關(guān)鍵理論研究、材料與制品性能預(yù)測的多尺度模型與計算方法等。
又快又準的雙重挑戰(zhàn)
航空、航天、航海領(lǐng)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(shè)計、飛行安全性預(yù)測、發(fā)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(lǐng)域?qū)Τ売嬎銠C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(shù)據(jù)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(jīng)費。
西北工業(yè)大學(xué)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(xué)科領(lǐng)域的材料計算、結(jié)構(gòu)計算、流體計算、電磁計算、分子動力學(xué)計算、有限元計算等方面，并承擔(dān)西北工業(yè)大學(xué)Chinagrid教學(xué)科研平臺的一些任務(wù)。
新瓶如何裝舊酒？
西北工業(yè)大學(xué)原有的高性能計算集群上已運行了多個三航應(yīng)用程序，如何將這些既有的應(yīng)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(yè)大學(xué)的材料云管理系統(tǒng)，用戶主要通過該系統(tǒng)進行計算任務(wù)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(tǒng)ClusterEngine和原有系統(tǒng)進行整合。但是ClusterEngine和西北工大材料云系統(tǒng)的開發(fā)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(yīng)用的特點，浪潮為西北工業(yè)大學(xué)設(shè)計構(gòu)建了峰值計算性能達80萬億次的超級計算機系統(tǒng)，在國內(nèi)高校和三航應(yīng)用領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。該集群具有計算性能優(yōu)越、功耗控制領(lǐng)先、監(jiān)控管理系統(tǒng)方便易用、系統(tǒng)開放易于擴展、服務(wù)體系完善等特點。
首先，系統(tǒng)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(tǒng)存儲總?cè)萘?19TB，分為并行存儲系統(tǒng)179TB，光纖存儲系統(tǒng)40TB;另外，考慮到節(jié)能、空間、擴展、維護等因素，浪潮選用了高密度刀片服務(wù)器作為計算服務(wù)器組;在網(wǎng)絡(luò)方面采用Mellanox Infiniband 高速網(wǎng)絡(luò)組成胖樹架構(gòu)的計算網(wǎng)絡(luò)，保障全線速互聯(lián);并且為了更好的協(xié)助用戶提升新架構(gòu)應(yīng)用水平與能力，浪潮配置了最新Kepler K20 GPU加速節(jié)點。整體項目中采用了浪潮高擴展性并行存儲系統(tǒng)TSExaStor，具有更高的帶寬、更強的穩(wěn)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(wǎng)絡(luò)，便于管理員的帶外管理。
軟硬一體化服務(wù)提升科研效率
為了讓客戶盡快使用集群，現(xiàn)場實施工程師和后臺研發(fā)工程師從客戶處要來資料熟悉材料云的實現(xiàn)方式，經(jīng)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(tǒng)可以無縫的對新集群進行管理和任務(wù)提交。
新的高性能計算集群進一步縮短了三航應(yīng)用的運算時間，縮短了大約1/10左右的研發(fā)時間。同時，浪潮也深入?yún)⑴c到三航領(lǐng)域的高性能計算管理軟件的開發(fā)和應(yīng)用軟件開發(fā)。目前，雙方共同開發(fā)的面向三航的ClusterEngine高性能計算服務(wù)平臺已獲得了顯著的成果。
同時，西北工業(yè)大學(xué)之前使用了多個商用軟件，這些軟件按照使用的license數(shù)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(fā)了浮動 license調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以自動調(diào)度 license，提高了浮動 license的使用效率，加快了科研進度。
在異構(gòu)應(yīng)用研究領(lǐng)域，雙方共同開展基于GPU、MIC平臺的計算流體力學(xué)應(yīng)用優(yōu)化也取得了豐碩成果，其中基于MIC平臺的計算流體力學(xué)應(yīng)用優(yōu)化算法成為2012年IDF12大會的唯一MIC展示案例。