瑞士名校怎么搞HPC 華為有一套方法論

空氣動(dòng)力學(xué)、空間技術(shù)的開(kāi)發(fā)；長(zhǎng)期氣候預(yù)測(cè)、高精度天氣預(yù)報(bào)、海洋環(huán)流計(jì)算、空氣與水污染的模擬分析、洪水與地震等災(zāi)害的預(yù)報(bào)；發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、生物新藥設(shè)計(jì)、風(fēng)洞試驗(yàn)仿真、石油地質(zhì)勘探及新材料研究……所有這些與HPC（High Performance Computing，高性能計(jì)算）都緊密相關(guān)。

發(fā)展速度極快、應(yīng)用愈發(fā)廣泛，這就是 HPC當(dāng)前的現(xiàn)狀。之所以會(huì)呈現(xiàn)這樣的態(tài)勢(shì)，主要是出于兩方面的原因。一是需求促使，當(dāng)下是數(shù)據(jù)社會(huì)，數(shù)據(jù)量越來(lái)越大、再加上人們對(duì)數(shù)據(jù)分析效率的追求越來(lái)越高，需要更強(qiáng)大的計(jì)算力做支撐；二是技術(shù)進(jìn)步，信息技術(shù)這些年發(fā)展很快，HPC資源的獲取之前需要大量的人力、物力投入，而現(xiàn)在以比較小的代價(jià)就能享受其強(qiáng)大的能力。

二者相互交織、促進(jìn)，使得越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始使用HPC，感受HPC帶來(lái)的變革。這其中，高等教育行業(yè)絕對(duì)是一個(gè)典型。粗略統(tǒng)計(jì)了一下今年6月發(fā)布的全球高性能計(jì)算機(jī)(HPC)TOP500榜單，其中有41套歸屬于大學(xué)，占比超過(guò)8%，分量可想而知。

為什么高教行業(yè)對(duì)HPC的需求那么強(qiáng)烈？與HPC快速普及的原因一脈相承，但高教的特點(diǎn)更突出。

拿汽車制造業(yè)來(lái)說(shuō)，汽車生產(chǎn)企業(yè)會(huì)利用HPC進(jìn)行車輛設(shè)計(jì)，而高校也會(huì)有相應(yīng)的課程，也會(huì)用到HPC，二者都有需求。所不同的是汽車制造商只利用HPC干汽車制造這一件事，而高校還會(huì)有物理、化學(xué)、生物等其它學(xué)科需要HPC的能力。也就是說(shuō)，相比企業(yè)，高校在HPC領(lǐng)域的應(yīng)用范疇更廣。到此，也就不難理解為什么HPC能在高教行業(yè)發(fā)展如此之快了。

為了更進(jìn)一步探討高教對(duì)HPC的使用情況，這里舉一個(gè)實(shí)際案例，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL) 。

EPFL，世界頂級(jí)高校，QS世界大學(xué)排名第12，工程技術(shù)領(lǐng)域和自然科學(xué)領(lǐng)域享有極高的聲望，擁有來(lái)自全球120個(gè)國(guó)家和地區(qū)的學(xué)生、教授和職員。為了保持業(yè)界領(lǐng)先的科研水平，EPFL一直在加強(qiáng)HPC系統(tǒng)的建設(shè)，早在2008年就建設(shè)了第一套HPC系統(tǒng)服務(wù)于全校師生。

著眼于未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力提升，從去年開(kāi)始EPFL就計(jì)劃對(duì)其HPC系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)擴(kuò)容。升級(jí)的理由很簡(jiǎn)單，資源不夠用了。在EPFL給出的需求表中，最顯眼的一欄是應(yīng)用需求，HPC benchmark，HPL，HPCG等基準(zhǔn)測(cè)試要滿足；科學(xué)、工程、生物、醫(yī)療等各種應(yīng)用，其中既有EPFL自行開(kāi)發(fā)的也包括開(kāi)源的都要能運(yùn)行。

除此之外，還有很多硬性條件，比如理論計(jì)算能力≥475TFlops，共享存儲(chǔ)≥340TB，讀寫(xiě)帶寬40G/s，整個(gè)系統(tǒng)不能超過(guò)8個(gè)機(jī)柜，單機(jī)柜功耗不能高于25kw；系統(tǒng)要開(kāi)放、易管理、易擴(kuò)展，而且合作伙伴要有足夠的技術(shù)前瞻性，能為EPFL未來(lái)5年建設(shè)5PF HPC集群的總目標(biāo)提供足夠的支撐力。

單獨(dú)看某一方面的需求可能還比較好滿足，但如果把所有需求都集中在一起，會(huì)發(fā)現(xiàn)這塊骨頭并不好啃。沒(méi)有壓力也就沒(méi)有動(dòng)力，華為和當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)集成商Transtec迎難而上經(jīng)過(guò)多次詳細(xì)分析，最終給出了現(xiàn)在的方案，拓?fù)鋱D如下：

其中，計(jì)算節(jié)點(diǎn)408個(gè)FusionServer XH620，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是兩路至強(qiáng)E5-2690 v4處理器，理論計(jì)算峰值475.2TFlops，網(wǎng)絡(luò)采用2層Fat-Tree組網(wǎng)，Infiniband高速網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)系統(tǒng)是6套OceanStor 5800+GPFS并行文件系統(tǒng)，容量計(jì)350TB。

在這套方案中，華為采用了很多領(lǐng)先的產(chǎn)品和技術(shù)，帶來(lái)的效果也十分顯著。比如華為X6800高密度服務(wù)器的應(yīng)用，使得單機(jī)柜計(jì)算能力提升70%的同時(shí)，機(jī)柜的部署數(shù)量也節(jié)省了40%。因?yàn)閄6800在4U空間內(nèi)能最高容納8個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)、16路處理器，而采用普通的1U雙路服務(wù)器則需要8U空間。這樣一來(lái)，408個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)只需要6個(gè)機(jī)柜就能滿足，而不是10個(gè)。

再比如，X6800中采用的散熱工程設(shè)計(jì)，再加上DEMT動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)，使得能耗比傳統(tǒng)機(jī)架服務(wù)器降低10%-20%。

更多特性不再一一列舉。憑借高效、高性能、高可擴(kuò)展性、易管理等特性，華為的這套方案受到認(rèn)可并得以部署。而從現(xiàn)在的實(shí)際應(yīng)用情況看，這套方案完全滿足用戶需求，402TFLOPS的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算效率達(dá)到89.3%。

今年6月，EPFL與華為共同宣布其科學(xué)IT和應(yīng)用支持(SCITAS)部的Fidis HPC集群成功上線。

EPFL SCITAS執(zhí)行董事Vittoria Rezzonico女士在接受采訪時(shí)對(duì)華為給予高度評(píng)價(jià)。她說(shuō):“Transtec和華為緊密合作，為EPFL提供了一個(gè)頂級(jí)高質(zhì)量的系統(tǒng)，很好地滿足了我們?cè)诟咝阅苡?jì)算學(xué)術(shù)領(lǐng)域的需求。華為技術(shù)工程師為我們介紹的出色的硬件解決方案以及Transtec專業(yè)的規(guī)劃、安裝和配置服務(wù),讓我們印象非常深刻。”

從這個(gè)應(yīng)用案例中能明顯看出兩點(diǎn)，一，EPFL雖然是個(gè)案，但反映的是幾乎是所有高校的訴求，那就是高校HPC的應(yīng)用范圍很廣，對(duì)HPC的需求很強(qiáng)烈。二是高校的對(duì)HPC系統(tǒng)的要求很嚴(yán)苛，應(yīng)用多，而且受限于場(chǎng)地等多方面的限制，對(duì)解決方案提供商的能力要求極高。所以，從另一層面看，能接下并完成這樣高難度的項(xiàng)目也體現(xiàn)了華為HPC的實(shí)力。

事實(shí)上，在EPFL這個(gè)項(xiàng)目中的表現(xiàn)可以視為華為HPC這兩年發(fā)展的一個(gè)縮影，能力提升快、市場(chǎng)拓展快?？纯聪聢D就能明白華為在HPC領(lǐng)域的進(jìn)步有多快。

2013年HPC TOP500榜單中只有華為一套系統(tǒng)，即便到了2015年也只有兩套，但是2016、2017兩年迅速攀升到了16、20套。毫無(wú)疑問(wèn)的是，華為HPC已經(jīng)展現(xiàn)出了極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，示范效應(yīng)開(kāi)始顯現(xiàn)。

據(jù)悉，華為HPC已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛的行業(yè)覆蓋，并有很多標(biāo)桿性的客戶，比如大學(xué)TOP15的客戶中有四個(gè)是華為的，國(guó)家級(jí)超算中心華為參與建設(shè)了20個(gè)，TOP3的制造業(yè)客戶中有兩個(gè)選擇了華為，在能源行業(yè)，華為更是拿到了第一名。

這就是華為，不鳴則已一鳴驚人。當(dāng)它認(rèn)真投入做一件事情的時(shí)候，勢(shì)必爆發(fā)出不一樣的能量，HPC如此，服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)均如此。假以時(shí)日，華為HPC能達(dá)到怎樣的高度？不可估量。

最后值得一提的是，在9月即將召開(kāi)的華為全聯(lián)接大會(huì)2017上，華為還將有勁爆的HPC產(chǎn)品發(fā)布。是什么？現(xiàn)在還不得而知，但必定會(huì)給華為HPC的發(fā)展再添磚加瓦，不知道下一次HPC TOP500榜單發(fā)布時(shí)，華為會(huì)交出怎樣的成績(jī)單，值得期待。

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