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山东,搭起一条“超算高速公路”

编辑:admin 2019-08-29

 

    作为大科学装置的代表,超级计算机已成为衡量国家科研实力的重要指标。随着近年来超算数量持续增多、整体运算能力水涨船高、应用领域不断开拓,协同进行大规模运算,乃至形成“超算互联网”格局,成为部分超算用户单位探索的方向。

    最近,在我国超级计算机布局的重要省份山东,一条“超算高速公路”已经悄然上线。

    数据大潮,“小水管”难以容纳

    “在实际工作中,数据传输的确面临一些不给力的情况。比如有一个计算项目,总数据量达到上百TB。用户只得将数据存储机柜运到济南,现场导入计算数据。”国家超级计算济南中心副研究员郭猛表示,这样的情况尚属个案,寄送数据存储硬盘是更为常见的方式。

    为什么不能通过互联网传输呢?业内专家表示,近年来国内互联网基础设施不断完善、骨干网带宽一再拓展,但面对复杂计算如大潮般涌来的数据,当前的互联网相比之下还只能算一根“小水管”,难于招架。

    同时,伴随海量数据而来的是计算任务的多样化,甚至需要多台超算进行协同计算。“不同架构的超级计算机,运算性能也各有所长。”郭猛表示,有的超级计算机长于大规模数值模拟,有的则精于大数据计算分析,还有的则擅于将计算结果进行可视化展示。打通不同超级计算机间的数据传输网络,既有助于分担计算任务,也有利于提高超算使用效率,各自发挥长板优势。

    得益于多年来国内超级计算机领域的深耕细作,“超算互联网”的基础条件正渐趋成熟。根据国际组织“Top500”编制的最新一期全球超算500强榜单,截至今年6月,我国境内共有220台超算登榜,数量位居首位。

    在运算速度以每秒千万亿次计的P级超算之上,是被誉为“超级计算机界的下一顶皇冠”、运算速度以每秒百亿亿次计的E级超算。2018年,“天河三号”E级原型机、神威E级原型机和曙光E型原型机系统先后完成交付,国家“十三五”规划中的3台E级超算原型系统形成“齐头并进”的可喜局面。

    济青互联,“高速路”崭露头角

    在中国,“超算互联网”已不再是纸上谈兵。国家超级计算济南中心的神威E级原型机与青岛海洋科学与技术试点国家实验室的高性能科学计算与系统仿真平台,在今年年初通过高速光纤网络实现互联。

    位于济南的神威E级原型机,于2018年8月完成部署交付。国家超级计算济南中心副主任潘景山表示,这台原型机的峰值性能达到每秒浮点运算速度3.13P,该原型机已具备扩展到E级计算的能力。

    高性能科学计算与系统仿真平台,则于2016年12月在青岛海洋科学与技术试点国家实验室正式启用。它的初始运算能力便达到每秒浮点运算速度1P,主要为海洋立体观测网络和深海基因组计划等海洋科研项目提供技术保障。

    据国家超级计算济南中心介绍,济南、青岛两地超级计算机互联互通项目测试,主要通过租用电信运营商的专用光纤通道进行连接,测试内容涵盖了网络传输协议适配、运算调度平台搭建、应用程序示范等。

    业内专家表示,如是测试还只是万里长征第一步,距实现“超算互联网”自由调配算力、自如分配计算任务还有距离。倘若将专用光纤通道比作“高速公路”、数据比作“车辆”,高速公路车道划分、车辆行驶规则、出入口红绿灯都需要从头设计。

    由于光信号在光纤中的传导速度低于真空中的光速,这条专用的“高速公路”同样存在最高限速。因此在速度一定的前提下,车道里如何尽可能塞入更多的车——提高单位时间内的数据吞吐量,同时保持高速行驶避免发生拥堵——构建实时管理调度平台,都需要研究人员一一实现。

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