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孙永杰的博客

 
 
 

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中国HPC:亟待弥补应用短板  

2009-06-16 07:14:44|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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近年来,我国高性能硬件水平飞速发展。据 《2008年中国高性能计算机性能Top 100排行榜》显示,TOP100系统的总Linpack测试性能首次突破千万亿次,达到1.01 千万亿次,是2007年的3.29倍,与国际上的差距进一步缩小,单位计算能力的价格也进一步下降。而在应用范围上,除了能源、科学计算、政府部门、工业和气象等传统高性能用户的需求持续旺盛之外,动漫渲染、地震、视频计算和网络加速等新兴行业应用热点也不断涌现。

 

相比硬件的快速发展,高性能应用软件的开发、优化严重滞后。虽然高性能系统的理论计算力(Linpack)不断提升,但客户应用的实际计算性能堪忧,多数高性能计算集群的实际运行效率不足20%

 

具体表现在:首先是硬件规模增大,实际计算力不变的尴尬。很多流行的高性能软件,特别是广泛应用的开源软件,如地震预报LURR、生命研究常用的开源软件蛋白质翻译后修饰与鉴定Inspect,目前的软件并行度不高,甚至是串行程序。现在几百个节点、上千个计算核心的高性能集群已经开始大量涌现,但是支持500个计算核心以上的应用软件却少之又少,根本无法发挥中大规模高性能服务器的计算能力;其次是除了软件的瓶颈以外,许多系统方案在优化环节的薄弱也会限制性能的发挥。其实在笔者接触的实际案例中,中国高性能计算(HPC)在有些项目的竞标中输掉的不一定是高性能系统的性能,而是在应用这个短板上。那么如何弥补应用这块短板,将直接关系着中国HPC市场的发展。

 

纵观当前中国的HPC市场,由于上面所说的硬件(例如处理器)等HPC系统价格的不断下降,使得提升所谓的Linpack值较之前要容易得多。于是中国的某些厂商开始将追求Linpack峰值和所谓的高性能计算排行榜作为自己主要的目的。另外就是对于标准的迷恋。笔者还是清晰地记得2007年的中国高性能计算标准大战,不过时至今日,笔者似乎已经听不到什么所谓中国高性能计算标准的声音了。在别的厂商忙于排名和Linpack峰值的时候,中国国内HPC领域的浪潮公司已经意识到了应用才是HPC的王道。

 

为此,浪潮提出了不片面追求运算峰值,让客户“用好”、“好用”的主张。即浪潮在大力推进硬件技术创新的同时,不断增加方案开发和优化上的投入,提升自身在复杂商业应用中的方案解决和优化能力,以提升高性能计算实际应用水平。其实浪潮的这套在高性能计算软硬一体化的战略在实际的使用中已经得到了证明。

 

例如,南京航空航天大学基于飞行器设计的实验室,主要模拟和研究飞机飞行时两个机翼周围气场的变化。客户原有系统越来越不能够满足客户计算任务的压力,于是,客户购买了一套64个计算节点,运用业内先进的infiniband网络架构和64位至强处理器的高性能系统,但是系统建成后却发现,与原来只有十几个节点的老平台相比,运算效率并没有明显提升。浪潮技术团队经过对操作系统和应用程序的分析发现,问题出在该软件的扩展性上,并不能支持这么多计算核心,超过了这一限制,系统效率就会大大降低,出现了这种“规模增多,耗时也增大”的奇怪现象。通过浪潮工程师对程序的彻底优化,消除了扩展瓶颈,新系统相比老系统,实际计算性能一下子提升了十几倍,客户应用非常满意。

 

为了强化在HPC领域的软硬一体化战略,日前,浪潮与中科院超算中心正式签署战略合作备忘录。根据协议,整合了中科院超算中心应用开发技术、浪潮天梭高性能系统技术的一体化方案以及相应的运维服务,将直接提供给广大科研机构等高性能计算用户,从而极大缓解当前高性能计算产业“软硬失衡”导致的应用瓶颈。

 

对此,浪潮集团高级副总裁王恩东表示,浪潮与中科院超算中心优势互补最终体现为兼顾成本和效率的“一站式”高性能整体解决方案。对于用户来讲,这种高效的解决方案实际上是把一个复杂的高性能建设工程变成了“交钥匙”工程。它不仅能够降低高性能应用的门槛的降低,让用户不再受到IT专业技术匮乏的束缚,而且还会显著降低用户的计算成本,直接带来高性能应用效率的提升,真正做到了高性能计算的“好用”与“用好”。

 

笔者认为,无论是从合作内容还是从合作成果来看,中科院超算中心与浪潮的此番合作在国内高性能领域都属首次,是高性能产业发展模式的一次大胆创新与尝试。这种模式一方面将原本封闭于科研机构之内的高性能应用技术与经验纳入到产业体系之中,充分利用技术资源,极大缓解了高性能产业的应用瓶颈问题,广大的高性能计算用户将直接从中获益。同时,对于浪潮这样的硬件厂商来说,通过合作将进一步增强其自身在软件与应用方面的开发能力。也许,当中国主流的HPC厂商都能像浪潮一样不单是注重,甚至是盲目追求HPC的性能,而是将“用好”和“好用”作为重点的时候,中国的HPC产业才会有实质性的发展,用户也才会从中真正受益。

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