瑞士名校怎么搞HPC 華為有一套方法論

空氣動力學、空間技術的開發(fā)；長期氣候預測、高精度天氣預報、海洋環(huán)流計算、空氣與水污染的模擬分析、洪水與地震等災害的預報；發(fā)動機設計、模具設計、生物新藥設計、風洞試驗仿真、石油地質勘探及新材料研究……所有這些與HPC（High Performance Computing，高性能計算）都緊密相關。

發(fā)展速度極快、應用愈發(fā)廣泛，這就是 HPC當前的現(xiàn)狀。之所以會呈現(xiàn)這樣的態(tài)勢，主要是出于兩方面的原因。一是需求促使，當下是數(shù)據(jù)社會，數(shù)據(jù)量越來越大、再加上人們對數(shù)據(jù)分析效率的追求越來越高，需要更強大的計算力做支撐；二是技術進步，信息技術這些年發(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)在以比較小的代價就能享受其強大的能力。

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

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

拿汽車制造業(yè)來說，汽車生產企業(yè)會利用HPC進行車輛設計，而高校也會有相應的課程，也會用到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，而高校還會有物理、化學、生物等其它學科需要HPC的能力。也就是說，相比企業(yè)，高校在HPC領域的應用范疇更廣。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。

為了更進一步探討高教對HPC的使用情況，這里舉一個實際案例，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL) 。

EPFL，世界頂級高校，QS世界大學排名第12，工程技術領域和自然科學領域享有極高的聲望，擁有來自全球120個國家和地區(qū)的學生、教授和職員。為了保持業(yè)界領先的科研水平，EPFL一直在加強HPC系統(tǒng)的建設，早在2008年就建設了第一套HPC系統(tǒng)服務于全校師生。

著眼于未來的競爭力提升，從去年開始EPFL就計劃對其HPC系統(tǒng)進行升級擴容。升級的理由很簡單，資源不夠用了。在EPFL給出的需求表中，最顯眼的一欄是應用需求，HPC benchmark，HPL，HPCG等基準測試要滿足；科學、工程、生物、醫(yī)療等各種應用，其中既有EPFL自行開發(fā)的也包括開源的都要能運行。

除此之外，還有很多硬性條件，比如理論計算能力≥475TFlops，共享存儲≥340TB，讀寫帶寬40G/s，整個系統(tǒng)不能超過8個機柜，單機柜功耗不能高于25kw；系統(tǒng)要開放、易管理、易擴展，而且合作伙伴要有足夠的技術前瞻性，能為EPFL未來5年建設5PF HPC集群的總目標提供足夠的支撐力。

單獨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，會發(fā)現(xiàn)這塊骨頭并不好啃。沒有壓力也就沒有動力，華為和當?shù)叵到y(tǒng)集成商Transtec迎難而上經過多次詳細分析，最終給出了現(xiàn)在的方案，拓撲圖如下：

其中，計算節(jié)點408個FusionServer XH620，每個節(jié)點是兩路至強E5-2690 v4處理器，理論計算峰值475.2TFlops，網絡采用2層Fat-Tree組網，Infiniband高速網絡，存儲系統(tǒng)是6套OceanStor 5800+GPFS并行文件系統(tǒng)，容量計350TB。

在這套方案中，華為采用了很多領先的產品和技術，帶來的效果也十分顯著。比如華為X6800高密度服務器的應用，使得單機柜計算能力提升70%的同時，機柜的部署數(shù)量也節(jié)省了40%。因為X6800在4U空間內能最高容納8個計算節(jié)點、16路處理器，而采用普通的1U雙路服務器則需要8U空間。這樣一來，408個計算節(jié)點只需要6個機柜就能滿足，而不是10個。

再比如，X6800中采用的散熱工程設計，再加上DEMT動態(tài)節(jié)能技術，使得能耗比傳統(tǒng)機架服務器降低10%-20%。

更多特性不再一一列舉。憑借高效、高性能、高可擴展性、易管理等特性，華為的這套方案受到認可并得以部署。而從現(xiàn)在的實際應用情況看，這套方案完全滿足用戶需求，402TFLOPS的實測數(shù)據(jù)，計算效率達到89.3%。

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

EPFL SCITAS執(zhí)行董事Vittoria Rezzonico女士在接受采訪時對華為給予高度評價。她說:“Transtec和華為緊密合作，為EPFL提供了一個頂級高質量的系統(tǒng)，很好地滿足了我們在高性能計算學術領域的需求。華為技術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,讓我們印象非常深刻。”

從這個應用案例中能明顯看出兩點，一，EPFL雖然是個案，但反映的是幾乎是所有高校的訴求，那就是高校HPC的應用范圍很廣，對HPC的需求很強烈。二是高校的對HPC系統(tǒng)的要求很嚴苛，應用多，而且受限于場地等多方面的限制，對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目也體現(xiàn)了華為HPC的實力。

事實上，在EPFL這個項目中的表現(xiàn)可以視為華為HPC這兩年發(fā)展的一個縮影，能力提升快、市場拓展快?？纯聪聢D就能明白華為在HPC領域的進步有多快。

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。毫無疑問的是，華為HPC已經展現(xiàn)出了極強的競爭力，示范效應開始顯現(xiàn)。

據(jù)悉，華為HPC已經實現(xiàn)了廣泛的行業(yè)覆蓋，并有很多標桿性的客戶，比如大學TOP15的客戶中有四個是華為的，國家級超算中心華為參與建設了20個，TOP3的制造業(yè)客戶中有兩個選擇了華為，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。當它認真投入做一件事情的時候，勢必爆發(fā)出不一樣的能量，HPC如此，服務器、存儲、網絡均如此。假以時日，華為HPC能達到怎樣的高度？不可估量。

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

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