ChinaGrid二次催化

　　高性能计算机走入中国高校，可以说是高性能计算技术走向商业化和普及化这一全球性趋势的作用结果。在这个过程中ChinaGrid（中国教育科研网格）发挥了重要的催化作用。

　　ChinaGrid由教育部于2002年提出、并获得了科技部大力支持的“十五”211工程公共服务体系建设的重大专项，其目标就是要将网格计算与高性能计算技术融合起来，为国内高校的教学与科研工作提供先进的技术服务手段。它的具体实施策略就是要通过网格技术，把分布在中国国家教育科研网（CERNET）上和各地高校的海量异构计算资源和信息资源，例如各种高性能计算系统、数据服务器、大型信息检索存储系统以及各类其他专用设备连接起来，实现教育网资源的有效聚合和广泛共享，形成一个高水平低成本的计算服务平台，将高性能计算送到教育与科研网用户的桌面上，成为国家科研教学服务的大平台。到2005年底时，其一期（或称第一阶段）建设任务完成，连通了国内13个省市的20所著名高校，其中12所高校作为最初参建者，都建立了基于高性能计算系统的ChinaGrid主节点。它们还协力开发了核心的ChinaGrid公共支撑平台软件（CGSP），并在其上部署了图像处理网格、生物信息学网格、大学课程在线网格、海量信息处理网格和计算流体力学网格等五类面向教育、科研应用的专业网格及开发环境。

　　ChinaGrid项目负责人、华中科技大学金海教授向记者表示，ChinaGrid二期将会吸取第一期的教训，针对一期计算能力有限，以及“松散”联盟关系的问题，重点解决一期在实际项目执行、资源调度管理过程中存在的瓶颈，以保证ChinaGrid可以持续发展。因此二期将会加大对基础设施的建设，形成六大高性能计算中心。

　　据了解，六大中心将会获得总计2000万元人民币的投资，每个中心最终达到30万亿次左右的计算能力。目前已经有43所高校加入到ChianGrid二期中，六大中心将通过这些学校的“竞标”，最终决定落户在哪些高校。

　　在ChinaGrid 2009年会上，英特尔（中国）有限公司亚太客户响应团队技术经理何万青也表示，英特尔针对HPC在高校中不同的研究方向和应用模式，帮助高校用户理清它们的应用特点，即针对它们的HPC应用进行特性分析。“因为不同应用所体现出来的特性不一样，有的是内存敏感型，有的是主频敏感，有的是I/O敏感，所以我们要从客户的具体应用出发来重点看几个指标，即CPU、内存、I/O、网络的状态与负载，从而总结出其应用的特性，最终帮助高校客户进行正确的选择”。

　　另据ChinaGrid专家组副组长、清华大学郑纬民教授透露，在形成六大高性能计算中心的同时，ChinaGrid二期还将重点发展八大应用学科，其中包括力学、材料、能源、气侯环境、计算机、媒体计算、法律、网络行为。

　　“之所以提出八大重点学科，我们就是要把所有的教学资源、科研资源、软硬件资源，甚至一些测试工作，全部放在这个大的平台上面，六大网络中心还兼顾数据中心的功能，这样以后相关学科的学生可以通过这个平台看到最新的东西。这样既把网络的特征结合在里面，同时又把计算的特征结合在里面。”金海说。

　　张学杰告诉记者，云南大学高性能计算中心正在积极地申请ChinaGrid二期气候环境重点应用学科。“云南大学大气研究是针对低纬高海拔的气候研究，具有一定的特色，而且在研究过程中我们更强调的是气候和环境、和其他地方经济发展紧密的关系，这中间自然要利用到高性能计算。例如我们现在在做的亚洲季风的活动规律变化的研究，涉及到整个大湄公河流域环境，特别是旱涝灾害影响的评估，其中涉及到海洋环流因素，以及人为活动的因素，就需要大量的模拟，而且还是一个高分辨率的计算模拟，简单的计算可能都需要上百个小时。所以没有高性能的计算设备，这样的研究是做不了的。”

　　采访手记

　　高校HPC用户普遍“缺房”

　　高校中青年教师的住房问题，一直是个老大难问题。在今年两会上，就有人大代表提出了“国家应加快解决青年教师住房问题”的倡议。

　　在记者采访中，高校HPC的“房子问题”也是几位采访对象都曾经面临或正在面临的问题。

　　南京大学因为没有专门的机房用地，高性能计算中心被迫晚建了将近三年。中国传媒大学的高性能计算中心的机房，曾经是校长的专用会议室，实在因为找不到合适的地方，校领导为了支持高性能计算的应用，才“忍痛割爱”。

　　即使是“抢占”了校长的会议室，鲁永泉博士在使用中也感到并不是十分理想。在请工作人员更换高性能计算机UPS电池的时候，他都得事先和工作人员说，不要同时将电池搬进机房，而是搬走一块再搬进一块，生怕房子的结构承受不了那么多电池和人员的重量。

　　高校HPC用户的房子问题，其实并不是表面上“房源”紧张的问题，背后更多的是HPC相关的配套基础设施建设问题。梁军就曾经向记者介绍，哈工大的高性能计算中心在设计规划中曾经几易其址，最终“抢”了MBA的教室，原因就是“出于建筑承重、消防、隔音等的考虑”。

　　而目前HPC相关基础设施建设的一个核心问题就是“绿色”。不管是南京大学，还是中国传媒大学，这些HPC用户都盼望自己的高性能计算中心能提供的计算性能越强越好，但同时又不得不考虑与性能同步增长的电能消耗问题。毕竟，节能减排是利国利民的国策，而且从自身成本核算的角度来看，即使一个由数十台服务器组成的集群中每台服务器的功耗只下降数瓦，那么一年下来节省出的电费恐怕也是一个比较可观的数字，因此在提升系统性能的同时尽量节能才是“房子问题”的核心。

　　周会群教授表示，高性能计算中心与IDC有着完全不同的热环境，因为高性能计算服务器CPU的工作负荷常常达到100%，而企业数据中心的机器负荷，按照国外的统计数字，常常在15%～20%。因此在机房建设的热环境设计上是不一样的。他们在规划南京大学高性能计算中心的时候，就有一个原则，就是要在“单位体积内，能提供更高的计算能力”。因此，除了对CPU这些硬件的选择上精挑细选外，在机房的建设上也尽可能地做到“绿色”。

　　2007年的夏天，周会群教授访问日本东京工业大学高性能计算中心时，中心负责人松岗教授指着挂在高性能计算中心的天花板上方并下垂到机柜上的塑料帘子说，这是他访问中国时受到百货商场用塑料门帘来隔断内外冷热环境的启发，用来把机房内的冷热空气分隔开，形成“冷热走道”。这样空调温度可以上调到27摄氏度左右，从而大大节能降耗。这给了周会群教授很大的启示，因此他们在设计南京大学自己的高性能计算中心的时候，就很注重对冷热空气流的控制。他本人甚至还尝试考虑过冬季采用自然冷却的方式，直接将室外冷空气引入空调过滤系统，以达到“绿色”节能的目标。