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2015年第2期(总(zong)第2期) 2015年6月(yue)

本期导读

近期有受超级计算中心支持的用户成果发表在Nature,本期主要介绍第五大校级公共平台-超级计算平台的工作,以便您了解相关信息(底部pdf版因版面所限,有所删减)。

 

简介

超级计算平台简介

超级计算平台为学校六大公共实验平台之一,隶属于网络信息中心,以推动科学计算、促进人才培养为建设方针,承担校级超算平台建设和运维、用户自有超算设备托管、用户培训和技术支持以及科研软件开发优化等四个方面的工作。超算中心现有六套超算平台运行,共446个计算节点,6280颗CPU核心,总理论计算能力达到363万亿次/秒,其中CPU计算能力为150万亿次/秒,GPU计算能力为208万亿次/秒、MIC计算能力为5万亿次/秒:用户范围涉及全校28个院系和国家实验室的253位老师,共969个账户。2014年共完成了13.25万个作业,提供计算机时2485.68万CPU小时,比去年同期增加35.7%。各系统具体情况统计如下表:

超算系统

总CPU核数 浮点计算能力
(万亿次/秒)
开户数 完成作业数 总机时
(万 CPU小时)
平均作业
运行机时
( CPU小时)
平均作业
运行时间
(小时)
平均作业
排队时间
(小时)
实际利用率
曙光TC4600百万亿次超级计算系统 2640 105.60 30 13208 226.3159 171.35 1.42 12.00 44.65%
ChinaGrid高性能计算集群 704 14.64 102 4904 530.2660 1081.29 35.31 37.71 87.91%
刀片及胖节点集群 512 15.46 267 93138 968.6392 104.00 9.67 5.28 74.15%
联想深腾7000G GPU集群 800 7.26 163 9271 564.8986 609.32 18.43 16.16 84.06%
联想深腾1800集群 512 4.77 243 11966 195.5584 163.43 12.25 3.10 43.84%
IBM JS22刀片集群 112 1.79 82            
总计 6280 149.52 969 132487 2485.6780        

主要超(chao)算系统实(shi)际使用率在74%到(dao)88%之间,处于较(jiao)高水(shui)平。“曙光(guang)TC4600百万亿次(ci)超(chao)级计算系统”为测试(shi)运(yun)行,“联想深腾1800集群”已接近停机,实(shi)际利用率较(jiao)低。

超算专家组及主任换届

2015年1月15日,经(jing)学校(xiao)研究(jiu)决定(ding),新一届(jie)超级计算中(zhong)心专家组及主(zhu)任如(ru)下:

  • 专家组组长:杨金龙
  • 专家组成员:陈华平、陈晓非、丁泽军、傅尧、陆夕云、盛六四、李京
  • 主任:李京
  • 副主任:李会民

平台建设

中科院超级计算环境合肥分中心建设

超(chao)(chao)算中心(xin)经过积(ji)极努力(li)的(de)申请,以答(da)辩排名第一的(de)身份,于2014年11月成为(wei)(wei)中科院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算环(huan)(huan)境(jing)(jing)合(he)肥分中心(xin)(与中科院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)合(he)肥物质(zhi)科学(xue)研究院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)共(gong)建),获得院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)资(zi)助建设经费100万(wan)元。这是继2009年,我(wo)校(xiao)超(chao)(chao)算中心(xin)成为(wei)(wei)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算环(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)GPU分中心(xin)之后,再次(ci)获批成为(wei)(wei)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算环(huan)(huan)境(jing)(jing)级别更高(gao)(gao)的(de)分中心(xin)平(ping)台(tai)。加入(ru)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算环(huan)(huan)境(jing)(jing)之后,将为(wei)(wei)双(shuang)方合(he)作(zuo)提供更好的(de)环(huan)(huan)境(jing)(jing),并(bing)能得到(dao)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算中心(xin)的(de)技术支持、用(yong)户培(pei)训、计(ji)(ji)算资(zi)源、建设经费等多方面的(de)支持,为(wei)(wei)我(wo)校(xiao)师生提供更加丰富优质(zhi)的(de)科研计(ji)(ji)算服务。同时(shi),使用(yong)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算环(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)超(chao)(chao)级云计(ji)(ji)算服务应用(yong)平(ping)台(tai)软件,我(wo)校(xiao)及校(xiao)外用(yong)户可以共(gong)享院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算环(huan)(huan)境(jing)(jing),将计(ji)(ji)算作(zuo)业自动调度到(dao)空闲的(de)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)超(chao)(chao)算环(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)系(xi)统(tong)上,不仅(jin)能快速得到(dao)结果,而且提高(gao)(gao)了资(zi)源利用(yong)。

安徽省高校科研协作高性能计算公共平台建设

在(zai)安(an)徽(hui)省教育厅(ting)的支持下,超算(suan)中心承担了(le)安(an)徽(hui)省高(gao)校(xiao)科(ke)研协作高(gao)性能(neng)计(ji)算(suan)公共(gong)平台(tai)建(jian)设工作,为全省加入教育网的高(gao)校(xiao)提供高(gao)性能(neng)计(ji)算(suan)公共(gong)平台(tai)的建(jian)设运维服务,促进我省高(gao)校(xiao)科(ke)学(xue)计(ji)算(suan)发(fa)展。当前已经有(you)安(an)徽(hui)大学(xue)、合肥工业大学(xue)等近十所省内高(gao)校(xiao)的用(yong)户在(zai)使(shi)用(yong)此(ci)公共(gong)平台(tai),保(bao)障了(le)科(ke)研需(xu)求。

曙光TC4600百万亿次超级计算系统发布

以前受我校超算资源所限,不仅用户作业排队时间长,而且无法运行大规模的并行模拟计算,严重制约了我校教学科研的进行。超算中心于2014年4月23日通过公开招标,投资623万元购置了105万亿次的曙光TC4600刀片超级计算系统。此套系统共有110个计算节点,每计算节点配置2颗12核主频2.5GHz的Intel Xeon E5 2680 v3 CPU和64GB DDR4内存,共2640颗CPU核心。系统通过56Gbps InfiniBand高速互联,采用并行文件存储系统。经过前期大量的系统优化、用户计算应用测试等,此套超算系统的稳定性、各项性能达到了预期目标,于2014年12月面向计算用户正式推出。截至2014年底,已支持了5个千核以上的大规模并行计算,解决了缺少千核级别计算能力的问题,缓解了近期教学科研所需计算能力不足的紧张局面。

Intel MIC计算平台发布

为了为用户提供学习使用Intel MIC(集成众核)高性能计算技术,适应高性能计算发展潮流,2014年9月,ChinaGrid高性能计算集群新增加两台基于Intel MIC的异构高性能服务器,其配置为:两颗Intel Xeon Phi 7110P MIC加速卡(每颗61核、244线程、主频1.1GHz、双精度峰值计算能力为1.073TFLOPS,8GB内存)、两颗64位主频2.6GHz的Intel Xeon E5-2650 v2 x86_64 8核CPU(共16核)、两颗64GB内存及600GB SAS硬盘。

规章制度、规范日常业务完善

2014年8月1日,经校超级(ji)计(ji)算(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)专家委员会和校公共实(shi)验中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)会议批(pi)准,《中(zhong)(zhong)(zhong)国科学技术大学超级(ji)计(ji)算(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)服(fu)务管理办法(试行)》、《中(zhong)(zhong)(zhong)国科学技术大学超级(ji)计(ji)算(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)收费(fei)标(biao)准(试行)和《中(zhong)(zhong)(zhong)国科学技术大学超级(ji)计(ji)算(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)用(yong)户备托(tuo)管协议书(试行)》正式颁布(bu),开始(shi)试行,规(gui)范(fan)了超算(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)的管理等,促进超算(suan)(suan)平(ping)台健康发展。

“超算平台作业调度系统的分析与优化”及“超算中心监控系统开发”技术开发项目

“超算平(ping)台作(zuo)业(ye)调度系(xi)统的(de)分析与(yu)优化”项目的(de)实(shi)施,使(shi)得超算中(zhong)心(xin)作(zuo)业(ye)调度系(xi)统功能更加(jia)高效(xiao),调度策略可根据资源(yuan)配置、使(shi)用(yong)需(xu)求(qiu)等实(shi)际(ji)运(yun)行情况自动(dong)调整(zheng),更加(jia)丰富灵(ling)活(huo)。提高了(le)计算资源(yuan)的(de)使(shi)用(yong)率,有效(xiao)保障(zhang)了(le)使(shi)用(yong)的(de)公平(ping)性、合理性,提升(sheng)了(le)用(yong)户的(de)使(shi)用(yong)感受。

“超(chao)算(suan)中心监(jian)控系统开发(fa)”项目的(de)(de)实施,可及(ji)(ji)时(shi)(shi)发(fa)现超(chao)算(suan)机房及(ji)(ji)设备存在的(de)(de)隐患,及(ji)(ji)时(shi)(shi)处(chu)理,保障超(chao)算(suan)系统的(de)(de)安全稳(wen)定运行,避免损失;同时(shi)(shi)可以减少工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)人员在此(ci)方面投入的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)时(shi)(shi)间,节(jie)省(sheng)下精力为用户提供更高(gao)更及(ji)(ji)时(shi)(shi)的(de)(de)优质服务;其(qi)它相关单(dan)位也可以直接或(huo)者移(yi)植使用此(ci)系统,减少重复(fu)开发(fa)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)。

机房监控系统开发和部署

超(chao)算(suan)中心开(kai)发部署(shu)了机房(fang)内(nei)外的(de)视频监(jian)控(kong)、动(dong)力环(huan)境(jing)监(jian)控(kong)和报(bao)警系统(tong),以(yi)及超(chao)算(suan)系统(tong)运(yun)行温度(du)监(jian)控(kong)、应用运(yun)行监(jian)控(kong)、任务报(bao)警系统(tong)(测试中)等从环(huan)境(jing)到计算(suan)任务全(quan)方位的(de)监(jian)控(kong)报(bao)警设(she)施(shi),具有自动(dong)化(hua)程度(du)高,反应速(su)度(du)快的(de)特点,能有效对超(chao)算(suan)机房(fang)进行监(jian)控(kong),保(bao)障超(chao)算(suan)系统(tong)的(de)稳定(ding)安(an)全(quan)运(yun)行。


视频监控

监控屏幕

共济动力环境监控

东软动力环境监控

服务器温度监控

Ganglia系统运行监控

用户支持及程序开发

用户程序运行特征监控及分析系统部署

为了更好地让用户了解自己程序实际运行效率和瓶颈所在等,以便进行改进,超算中心部署了Paramon应用运行特征收集器及Paratune应用运行特征分析器。可以实时监控机群管理/登录节点、计算节点、IO节点等服务器的处理器、内存、网络和存储性能数据,提供机群系统中应用软件随时间变化的运行特征,告知用户其运行程序的实际效率及相应解决办法,帮助用户优化其程序,为用户提供更加精细的服务。


Paramon内核级作业运行效率监控

Paratune应用程序分析

用户技术支持和培训

根(gen)据合肥(fei)微尺度物质科学国家(jia)实验室(筹)和同步辐射国家(jia)实验室等(deng)(deng)用户的需求,超算(suan)中心在(zai)超算(suan)系统上部署(shu)了第一(yi)性原理软件(jian)(jian)VASP和SIESTA、量(liang)化计算(suan)软件(jian)(jian)Gaussian、材料计算(suan)Materials Studio以(yi)及流体(ti)力学计算(suan)软件(jian)(jian)OpenFOAM等(deng)(deng)几十种软件(jian)(jian),满足了其科研(yan)需要。

为了帮助用(yong)(yong)(yong)户(hu)熟(shu)悉超算系统使用(yong)(yong)(yong),2014年(nian)举办了7次(ci)用(yong)(yong)(yong)户(hu)培训,参与人员(yuan)200多人次(ci)。主(zhu)要(yao)培训内容有超算中心介绍和超算平台(tai)基本使用(yong)(yong)(yong)方法、Linux操作(zuo)系统、作(zuo)业(ye)调(diao)度系统LSF和程序编译运(yun)行环境(jing)等(deng)。

我校计算机学(xue)院(yuan)安虹教授带领的(de)参赛(sai)队伍在国际大学(xue)生(sheng)RDMA编(bian)程竞赛(sai)(中(zhong)(zhong)(zhong)国赛(sai)区)中(zhong)(zhong)(zhong)夺得(de)总(zong)分第一的(de)好成(cheng)绩,在此项(xiang)比(bi)赛(sai)中(zhong)(zhong)(zhong),超(chao)算中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)提供了(le)最新超(chao)算系统(tong)供其使用,并提供了(le)技术(shu)和服务支(zhi)持。

“《并行计算》国家级精品课程”示范与培训课程于2014年7月举办。超算中心不仅负责“并行编程工具与环境”的主题介绍,还提供课程上机实习环境,并在学员上机过程中,给与使用帮助、疑难解答等。 

来自省(sheng)内各(ge)高校(xiao)、科(ke)研院所、科(ke)大讯飞公(gong)司等单位的近百名学员(yuan)参加了培训活动。此次培训活动加强了各(ge)参训单位同(tong)行之(zhi)间的交流与学习(xi),获得大家的一致(zhi)认可(ke)。

  

“研究生超级计算实验训练中心”成立

“研究(jiu)(jiu)生超级(ji)计(ji)(ji)算(suan)(suan)实验训练中(zhong)心”于2015年1月份正式挂牌成立,将为(wei)我校研究(jiu)(jiu)生提(ti)(ti)供(gong)超级(ji)计(ji)(ji)算(suan)(suan)(高性(xing)能计(ji)(ji)算(suan)(suan)、并行(xing)计(ji)(ji)算(suan)(suan))等(deng)(deng)方(fang)(fang)面的学习及(ji)实际训练,为(wei)教学、科研、创新(xin)人才培养服务,提(ti)(ti)高研究(jiu)(jiu)生培养质量,提(ti)(ti)高研究(jiu)(jiu)生在超级(ji)计(ji)(ji)算(suan)(suan)系统的应(ying)用(yong)、程序移植(zhi)和开发,以及(ji)建设、运行(xing)维(wei)护(hu)等(deng)(deng)方(fang)(fang)面的实际能力。

用户超算设备托管

为(wei)解决校内(nei)用户在(zai)自建超算(suan)(suan)中心(xin)过程中存在(zai)的场(chang)地、配电、人员管理等诸多(duo)问题(ti),减少重复建设成本,充分合理、高效的利用超算(suan)(suan)中心(xin)机(ji)房,超算(suan)(suan)中心(xin)于2014年(nian)8月(yue)开始(shi),面(mian)向校内(nei)师生提供高性(xing)能(neng)计(ji)算(suan)(suan)服(fu)务器及相关(guan)设备的托管服(fu)务,并开发了托管设备管理系统,对(dui)托管信息(xi)及账目等进行信息(xi)化管理。目前已有合肥(fei)微(wei)尺度物质科学(xue)(xue)(xue)国家实验(yan)室(shi)、地球与空间科学(xue)(xue)(xue)学(xue)(xue)(xue)院、计(ji)算(suan)(suan)机(ji)科学(xue)(xue)(xue)技术(shu)学(xue)(xue)(xue)院、天文系、同步辐射国家实验(yan)室(shi)、数学(xue)(xue)(xue)科学(xue)(xue)(xue)学(xue)(xue)(xue)院、近代物理系等十多(duo)个实验(yan)室(shi)课题(ti)组(zu)的老(lao)师,将自建的超算(suan)(suan)系统200余台高性(xing)能(neng)计(ji)算(suan)(suan)服(fu)务器托管在(zai)超算(suan)(suan)中心(xin)机(ji)房,共占据9机(ji)柜。

用户超算系统运行维护

超算中(zhong)心发(fa)挥自(zi)身的技术优(you)势,为用户自(zi)建(jian)的超算系(xi)(xi)统提供运行维护服务,弥(mi)补了(le)(le)用户自(zi)建(jian)超算系(xi)(xi)统缺乏(fa)专业人(ren)士维护的不足(zu)。当前(qian)共支持了(le)(le)中(zhong)国科学院近地空(kong)间科学重(zhong)点(dian)(dian)实(shi)验室(shi)、近代(dai)物理系(xi)(xi)等离(li)子体物理课(ke)题(ti)组(zu)、合肥微尺度物质科学国家实(shi)验室(shi)两个课(ke)题(ti)组(zu)、软(ruan)物质科学实(shi)验室(shi)、热科学和能(neng)源工程(cheng)系(xi)(xi)应用等离(li)子体实(shi)验室(shi)、核学院和中(zhong)科院火灾科学重(zhong)点(dian)(dian)实(shi)验室(shi)等8个课(ke)题(ti)组(zu)的超算系(xi)(xi)统。

科研软件开发优化

超算(suan)中心为量子(zi)信息重点实验室何(he)力新教授课题组(zu)开发量子(zi)力学计算(suan)软件ABACUS提供开发优(you)(you)(you)化(hua)服务(wu)。该程序使用(yong)原子(zi)轨(gui)道(dao)作(zuo)为基组(zu),可计算(suan)多种(zhong)体(ti)系的量子(zi)力学性质。超算(suan)中心针对(dui)其(qi)中计算(suan)体(ti)系电荷密度的格点积(ji)分程序进行(xing)优(you)(you)(you)化(hua),该部(bu)分程序经优(you)(you)(you)化(hua)后在同等条件下计算(suan)速度可提高(gao)2到(dao)5倍(bei)。用(yong)户对(dui)超算(suan)中心的工作(zuo)给予了高(gao)度肯定并将继续委(wei)托超算(suan)中心承担其(qi)它(ta)部(bu)分的优(you)(you)(you)化(hua)工作(zuo)。

 

用户成果及荣获奖项

用户成果发表在Nature

据(ju)不完全(quan)统计,2014年用户(hu)利(li)用使(shi)用超(chao)算平台发表论文超(chao)过(guo)(guo)百篇(pian),涉及(ji)项目经费超(chao)过(guo)(guo)五千万元(yuan)。其(qi)中(zhong),吴(wu)恒安教授和王(wang)奉超(chao)特任副研(yan)究(jiu)员与英国曼彻(che)斯特大(da)(da)学Andre Geim教授课(ke)题(ti)(ti)(ti)组(zu)以及(ji)德国乌尔姆大(da)(da)学Ute Kaiser教授课(ke)题(ti)(ti)(ti)组(zu)合(he)作(zuo),在(zai)受(shou)限水结构研(yan)究(jiu)方(fang)面取得突(tu)破性(xing)进(jin)展,首次观察到石墨(mo)烯毛(mao)细通(tong)(tong)道中(zhong)常温下(xia)的受(shou)限水以二维方(fang)形(xing)冰结构的形(xing)式(shi)存在(zai)。研(yan)究(jiu)成果以“Square ice in graphene nanocapillaries”为题(ti)(ti)(ti)发表在(zai)3月26日出版的国际著名期刊Nature上(Nature, 519 (7544): 443-445, 2015),吴(wu)教授是该文共(gong)同通(tong)(tong)讯(xun)作(zuo)者。在(zai)论文中(zhong)特别指出了(le)此(ci)项国际合(he)作(zuo)研(yan)究(jiu)得到了(le)我(wo)校超(chao)算中(zhong)心的支持。

超级计算中心荣获“优秀教育数据中心奖”

此奖(jiang)项由(you)中(zhong)(zhong)国(guo)数据中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)工作组颁发(fa),是2014年中(zhong)(zhong)国(guo)优秀(xiu)数据中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)评选中(zhong)(zhong)唯一(yi)的“优秀(xiu)教(jiao)育数据中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)奖(jiang)”,并且本案例(li)被(bei)收录至(zhi)象征着(zhe)数据中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)行(xing)业标杆的白皮书——《中(zhong)(zhong)国(guo)数据中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)技术(shu)指(zhi)针》内,是对我校超算中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)建设的认(ren)可。


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