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                中南大學建設高校算力最強的智算平臺

                2020年09月22日 14:43

                導讀

                中南大學與浪潮攜手打造的國內首個高校智算平臺即將于本月底落成。這不僅將有力地支持高校的學科建設和人才培養,推動高校高性能計算的發展,更是智慧時代開展科學研究強有力的基礎設施。智算中南將著力推進以算力為基礎、以算法為核心、以模擬和仿真為手段的科學研究數字生態體系建設,賦能各行業的創新研究。

                 

                日前,在浪潮智驅新時代-浪潮云數智中國行長沙站現場,中南大學信息與網絡中心代表以《智算中南》為主題,介紹了中南大學高性能計算公共服務平臺建設有關情況。

                以下為演講現場實錄

                尊敬的各位領導,各位來賓、IT屆的朋友們,上午好!今天非常高興,借浪潮公司巡展的機會,分享中南大學高性能計算平臺建設的一點體會。我的匯報題目是《智算中南》,實際上是借智算中南建設案例,向大家匯報中南大學信息與網絡中心在高性能計算平臺建設方面的一些做法,以期拋磚引玉。

                一、“智算中南”建設背景

                首先,從國家高等教育的宏觀視角來觀察,那就是雙一流建設戰略的大背景。2017921日,教育部、財政部、國家發改委聯合發布《關于公布世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單的通知》,正式公布雙一流建設高校及建設學科名單。雙一流建設主要圍繞五個方面開展,包括一流師資團隊的建設、拔尖創新人才的培養、科學研究水平的提升、優秀文化的傳承創新以及科研成果的轉化推進。雙一流建設和人們熟知的“211工程、“985工程比較,有一點顯著的不同,雙一流建設引入了優勝劣汰的動態競爭機制,這種動態競爭的制度安排,使得各個高校面臨新的機遇和挑戰;

                 

                其次,從學校當前的需求來分析,中南大學是教育部直屬全國重點大學、國家“211工程“985工程高校,是世界一流大學A類建設高校。雙一流建設的內容就包括科學研究、人才培養和創新驅動,在雙一流建設的大背景下,學校的科學研究水平、科研成果產出以及拔尖創新人才培養需要更上一層樓。我們都知道,科學研究包括理論研究和實驗研究兩個基本范式,自從計算機出現以后,我們又多了一種從事科學研究的手段,那就是計算,通過高性能計算系統的模擬和仿真,來開展科學研究;
                   《論語》中孔子說:工欲善其事,必先利其器。建設一個硬件先進、功能齊全、資源豐富,面向全校師生提供高性能計算公共服務的開放性基礎設施,不僅可以為學校的科學研究和工程計算提供優質的服務,而且還是人才培養的重要基地,更是參與國內外高性能計算領域學術交流、科研合作和創新的重要平臺。因此,建設智算平臺提供公共計算服務的緊迫性就顯得尤為突出,我們的理念是時不我待,只爭朝夕。
                再者,從學校高性能計算應用層面來剖析,智算平臺建設之前存在四個方面的問題:

                l 第一是小規模計算集群,學校各科研團隊采購小規模集群,存在使用效率低、資源有限、運維困難、安全隱患大,缺乏高水平專業運維和用戶服務技術人員,以及存在分散重復建設等問題;

                l 第二是昂貴的社會計算資源,租用校外計算資源存在費用高、數據傳輸困難,難以滿足個性化需求等問題;

                l 第三是對計算資源的持續投入不足,學校2009年建設了校級高性能計算公共服務平臺,盡管在2013年和2018年分別進行過升級更新,但總體而言,缺乏持續的滾動投入,導致計算能力嚴重不足,而且,早年建設的高性能計算設施即將面臨淘汰;

                l 第四是調研表明學校公共計算資源不足,通過統計學校二級學院自建計算集群存量、梳理資產部門計算設備采購清單,以及調研用戶對高性能計算資源的需求,發現學校公共計算資源存在明顯的短板。

                 

                最后,調研國內外高水平大學高性能計算平臺建設表明,近年來清華大學、中國科學技術大學、上海交通大學分別投入數千萬資金開展高性能計算平臺的建設,滿足學??蒲袑λ懔Φ男枨?。從全球HPC TOP 500排行榜來觀察,國外高水平大學也不例外??傊?,國內外高水平大學在高性能計算領域的投入日趨增大,建設規模早已進入千萬億次級別(P級別),國家層面,E級別超算已提上議事日程。

                基于上述背景,針對智算中南解決方案,我們提出滿足用戶需求,考慮前瞻性,重點服務學校雙一流建設的三個建設原則,精心設計、用心打造智算中南高性能計算平臺。

                二、智算平臺四大優勢

                2020年上半年,中南大學攜手浪潮開始智算中南的建設,智算平臺共有上千臺設備,采用浪潮成熟穩定的高性能計算和人工智能服務器以及浪潮AI微模塊數據中心解決方案,合計42個高密度IT機柜,設備布局科學合理、密度高、功耗分布均勻且無熱點。單IT機柜設計功率達到19千瓦,機房面積195平米,以前幾乎無法想象在195平米的空間內,計算集群可以達到五千多萬億次的超高算力。

                 

                中南大學智算平臺具有四大優勢

                超強算力

                智算平臺由1058個浪潮高密度HPC計算節點和AI服務器節點組成,采用英特爾高性能CPU和英偉達Tesla系列GPU,合計50896個計算核心,CPU理論計算能力為4856萬億次,GPU理論計算能力為788萬億次,整個計算集群聚合計算能力達到5644萬億次,計算能力位于當前國內高校頂尖水平;

                超強作業調度和管理能力

                智算平臺采用浪潮自主研發的Cluster Engine集群作業調度管理軟件和AIStation人工智能資源平臺,實現整個平臺計算資源的統一調度和管理,科學分配高性能計算和深度學習等計算資源;

                超高性能的并行存儲系統

                智算平臺采用國際領先的DDN商業版Lustre并行文件系統和統一集中式存儲架構,可用存儲容量超過2PB,最大持續讀寫帶寬達到20GB/s;

                超大IB高速計算網絡

                智算平臺采用Mellanox公司最新的HDR InfiniBand交換機,構建高帶寬、低時延的計算網絡,實現千余臺設備的100Gb完全無擁塞高速互聯。在成千上萬的計算機組成超大規模計算集群中,節點或服務器之間的吞吐和速度極為重要,這也是智算中南解決方案選擇InfiniBand實現集群高速互聯的原因。

                 

                “智算中南”高性能計算平臺將于今年9月底建成,目前正在按計劃開展系統加電測試、機房環境系統測試、網絡連通性測試、集群管理軟件測試、并行編譯環境測試、內存帶寬測試、IB高速計算網絡測試、存儲系統測試、動環監控系統測試以及HP Linpack測試等。下一步將結合具體的專業領域應用,與學校不同學科的專家、教授一道,開展專業應用軟件測試,預計10月份投入試運行。我們相信,隨著平臺的投入使用,必將有力地推動學??茖W研究水平的提升,進一步促進科研成果的產出和拔尖創新人才的培養,為學校的“雙一流”建設做出貢獻。

                三、結束語

                科學技術是第一生產力,創新是引領發展的源泉,“智算中南”高性能計算平臺不僅僅定位于服務中南大學“雙一流”建設,同時,我們歡迎各高等院校、科研單位、大型企業的研發機構和中南大學攜手,基于中南大學智算平臺強大的算力,在學術研究、科研創新、成果轉化、人才培養、產品開發方面開展全方位的緊密合作,引領創新潮流,探索未知世界!

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