建設“雙一流”高校 從基礎平臺全面革新開(kāi)始
山東大學(xué)無(wú)論在科研實(shí)力還是在教育成果方面，都處于我國高等學(xué)府第一階梯，也是此次世界一流大學(xué)建設的重點(diǎn)院校，其中數學(xué)和化學(xué)被評為“雙一流”建設學(xué)科。山東大學(xué)入選我國“雙一流”建設戰略可謂實(shí)至名歸，而其強大的科研實(shí)力與堅實(shí)的基礎科研平臺建設密不可分。其中高性能計算集群對于山東大學(xué)多個(gè)學(xué)科建設和科研工作推進(jìn)功不可沒(méi)。
傳統高性能計算在氣象、化學(xué)、物理等科學(xué)研究中應用頗多，但需要用戶(hù)具有較高的計算機專(zhuān)業(yè)技能。以氣象專(zhuān)業(yè)的研究生為例，通常學(xué)生需要在WRF這樣專(zhuān)業(yè)的氣象應用上進(jìn)行學(xué)術(shù)研究，然而WRF是運行于Linux操作系統下，而且均以源代碼方式發(fā)布。
因此，氣象專(zhuān)業(yè)的學(xué)生不僅要掌握Linux系統的各種命令并熟練使用，還要學(xué)習安裝編譯WRF所需要的各種依賴(lài)關(guān)系、編譯器、數學(xué)庫、并行環(huán)境。具體到每個(gè)學(xué)生的實(shí)踐中，一個(gè)這樣的研究工作可能要持續一年甚至更長(cháng)時(shí)間，并且學(xué)生大部分時(shí)間并沒(méi)有集中在自己的研究工作上。要建設“雙一流”高校，學(xué)術(shù)科研及學(xué)校綜合實(shí)力都要上升到新的層次，高性能計算平臺也必須更加易用和高效。
為突破傳統高性能計算平臺的瓶頸，山東大學(xué)軟件學(xué)院龔斌教授基于十幾年的高性能計算集群的管理、維護經(jīng)驗，攜手華為以及華為認證ISV聯(lián)科集團，基于雙方在高性能計算領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，同時(shí)利用前沿的云計算技術(shù)，容器技術(shù)、前端展示技術(shù)以及移動(dòng)計算技術(shù)，建立創(chuàng )新、高效的公共計算云服務(wù)平臺。
高性能遇上云，原本高度復雜的計算科學(xué)可以如此簡(jiǎn)單
華為公司基于全球的高性能計算的建設經(jīng)驗，為山東大學(xué)公共計算云服務(wù)平臺打造模塊化數據中心一體化解決方案，實(shí)現機房的快速部署、節省占地面積、分期投入、降低能耗等優(yōu)勢。
底層的基礎架構平臺采用最新的Intel Xeon SkyLake處理器，將計算節點(diǎn)、大數據節點(diǎn)、胖節點(diǎn)以及人工智能節點(diǎn)融合起來(lái)，計算能力可達每秒384萬(wàn)億次。存儲系統采用分層存儲架構，根據應用模型對I/O帶寬的需求選擇不同區域的存儲資源；計算網(wǎng)絡(luò )采用Intel Omni-Path架構，最終方案不僅可以提供100Gb網(wǎng)絡(luò )帶寬以及微秒級的MPI通訊延遲性能， 并且具有極佳的可擴展性和成本優(yōu)勢等特性。
將高性能計算與云結合起來(lái)是山東大學(xué)公共計算云服務(wù)平臺的最大亮點(diǎn)。新的高性能計算平臺將應用程序和操作系統以及硬件之間的強耦合關(guān)系進(jìn)行解耦，并結合自身研發(fā)的虛擬化技術(shù)，提高資源的利用率，快速的將傳統的計算中心改造成智能化的動(dòng)態(tài)的計算中心。
山東大學(xué)公共計算云服務(wù)平臺架構
在高效計算平臺之上是云化的服務(wù)平臺，山東大學(xué)公共計算云服務(wù)平臺建成后，學(xué)生或老師通過(guò)平臺申請高性能計算資源，或者傳統的信息化應用資源，資源申請后根據應用的種類(lèi)最高效的分配資源，后臺進(jìn)行計費與應用使用數據的統計。豐富的功能以及高度智能化的設計使得該平臺得到廣泛而深入的應用。
在山東大學(xué)公共計算云服務(wù)平臺中，人人都是生態(tài)的需求者，同時(shí)也是貢獻者。平臺為學(xué)校師生預構建好的計算環(huán)境，提供預先應用鏡像和處理的科學(xué)領(lǐng)域數據，包括硬件和軟件堆棧，并通過(guò)Web方式的交互界面最大限度降低接入門(mén)檻。這意味著(zhù)上文中氣象的研究生可以方便的申請到配置好的系統環(huán)境，甚至已經(jīng)搭建好的應用環(huán)境。原本需要長(cháng)期學(xué)習準備的時(shí)間被壓縮到極致。
此外，高易用性方便用戶(hù)參與到平臺的建設過(guò)程中，用戶(hù)可以向平臺貢獻應用鏡像、應用數據、應用服務(wù)，與平臺的建設運營(yíng)單位一同打造高效計算應用生態(tài)圈。山東大學(xué)公共計算云服務(wù)平臺未來(lái)將成為數據共享、學(xué)術(shù)交流、教學(xué)實(shí)踐與校園信息化統一的資源調度平臺。
傳統高性能計算受限于應用的高門(mén)檻，使用范圍僅限于氣象、材料、生物科學(xué)等理工學(xué)科研究，但是如今云上的高性能計算可以被當做一種按需分配的易用資源。未來(lái)，高性能計算應用成熟的領(lǐng)域科研工作將更加高效，而歷史、金融等，這些未曾涉足科學(xué)計算的領(lǐng)域也將隨著(zhù)這項新技術(shù)的應用，激發(fā)出科學(xué)研究的無(wú)限可能。
在“雙一流”建設道路上，山東大學(xué)承載的是我國高校進(jìn)入世界前列的使命，在下一個(gè)十年乃至更長(cháng)的時(shí)間里，山東大學(xué)將為全球經(jīng)濟、科技等領(lǐng)域貢獻最為前衛的理念和技術(shù)。而這一切都將隨著(zhù)其公共計算云服務(wù)平臺的不斷發(fā)展和迭代走上一個(gè)快速發(fā)展的道路。
