蘭州大學(xué)作為一所具有百年建校歷史的高等學(xué)府，其在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，曾創(chuàng)造出了化學(xué)“一門八院士”、地學(xué)“師生三代勇闖地球三極”、中科院“蘭大軍團(tuán)”、隆基蘭大合伙人等享譽(yù)國內(nèi)外的“蘭大現(xiàn)象”。作為教育部直屬的全國重點(diǎn)綜合性大學(xué)，蘭州大學(xué)于2017年入選教育部世界一流大學(xué)建設(shè)名單，并且有4個(gè)學(xué)科入選世界一流學(xué)科建設(shè)名單。

　　高性能計(jì)算作為繼理論科學(xué)、實(shí)驗(yàn)科學(xué)之后的第三大科學(xué)研究范式，在蘭州大學(xué)的學(xué)科建設(shè)和發(fā)展過程中，被賦予了重要的角色。學(xué)校在2006始建了校級高性能計(jì)算平臺(tái)，給各學(xué)院的教師提供了強(qiáng)有力的科研支撐，讓學(xué)校高性能計(jì)算領(lǐng)域的研究步入正軌,隨著高性能計(jì)算在蘭州大學(xué)的深入應(yīng)用，必將在推進(jìn)學(xué)?！半p一流”建設(shè)的過程中發(fā)揮其關(guān)鍵作用。

　　HPC分散搭建 “應(yīng)急之策”顯露諸多弊端

　　由于學(xué)校校級平臺(tái)沒有可持續(xù)發(fā)展，后期導(dǎo)致各學(xué)院開始自購建設(shè)高性能計(jì)算集群。但經(jīng)過多年的應(yīng)用實(shí)踐，這種分散建設(shè)高性能計(jì)算集群的模式，雖然在一定程度上滿足了當(dāng)時(shí)各個(gè)學(xué)院急迫的科研需求，但是伴隨各學(xué)科應(yīng)用深度和廣度的逐漸增大、交叉學(xué)科研究以及蘭州大學(xué)整體教學(xué)、科研的長遠(yuǎn)發(fā)展，逐漸面臨諸多挑戰(zhàn)。

　　首先各學(xué)院自主建設(shè)使得全校高性能計(jì)算平臺(tái)不僅整體擁有成本（TCO）難以下降，同時(shí)校級高性能計(jì)算平臺(tái)資源也無法得到充分使用。其次，各學(xué)院計(jì)算平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)全校整體高性能計(jì)算資源共享，不僅帶來了計(jì)算資源的浪費(fèi)，同時(shí)也無法完成計(jì)算資源的彈性部署，從而讓各學(xué)院對高性能計(jì)算資源的個(gè)性化需求得不到滿足。與此同時(shí)，學(xué)院獨(dú)立建設(shè)的模式，導(dǎo)致各學(xué)院還要承擔(dān)高性能計(jì)算平臺(tái)的設(shè)備運(yùn)維工作，這不僅直接增加了平臺(tái)的人力成本，同時(shí)也增加了各學(xué)院的管理成本。

　　此外，自主建設(shè)模式在高性能計(jì)算系統(tǒng)采購過程中，沒有做到全校一盤棋統(tǒng)籌，導(dǎo)致高性能計(jì)算相關(guān)的設(shè)備采購成本及運(yùn)維成本居高不下。鑒于這些現(xiàn)實(shí)問題，2019年蘭州大學(xué)亟需統(tǒng)籌規(guī)劃全校的高性能計(jì)算中心建設(shè)，構(gòu)建全校統(tǒng)一校級高性能計(jì)算平臺(tái)。借助集約化的優(yōu)勢，不僅能夠整體降低學(xué)校高性能計(jì)算平臺(tái)運(yùn)維成本，同時(shí)，也會(huì)因?qū)W校議價(jià)能力的提升，從而獲得更高性價(jià)比計(jì)算資源。

　　華為方案“賦能”蘭大高性能計(jì)算平臺(tái)勝任多種科研應(yīng)用場景

　　本次蘭州大學(xué)建設(shè)的高性能計(jì)算平臺(tái)在原有機(jī)房上進(jìn)行小規(guī)模的改造，高性能計(jì)算機(jī)房采用華為FusionModule2000智能微模塊數(shù)據(jù)中心，將供配電、制冷、監(jiān)控、機(jī)柜、通道和布線系統(tǒng)有效融合，同時(shí)FusionModule2000智能微模塊引入AI技術(shù)，通過iPower、iCooling和iManager，降低系統(tǒng)能耗，整個(gè)數(shù)據(jù)中心PUE＜1.4。在超算中心建設(shè)之前，華為與蘭大超算中心老師共同調(diào)研了學(xué)校20多個(gè)專業(yè)的應(yīng)用軟件和計(jì)算環(huán)境，發(fā)現(xiàn)蘭州大學(xué)計(jì)算環(huán)境既有傳統(tǒng)物理、化學(xué)、材料專業(yè)的科學(xué)計(jì)算，如WRF、VASP、Matlab、Gaussion等，也包括人工智能TesorFlow框架訓(xùn)練等AI應(yīng)用，所以本次方案設(shè)計(jì)時(shí)采用華為FusionServer X6000服務(wù)器搭建通用計(jì)算節(jié)點(diǎn)；選用華為四路、八路服務(wù)器作為胖節(jié)點(diǎn)滿足氣象數(shù)據(jù)同化、三代基因測序等應(yīng)用對于多線程、大內(nèi)存的計(jì)算需求；另選用GPU計(jì)算節(jié)點(diǎn)滿足人工智能應(yīng)用加速，整個(gè)高性能計(jì)算平臺(tái)計(jì)算能力達(dá)到1200萬億次，在西部高校的高性能計(jì)算平臺(tái)中名列前茅。蘭州大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)于2020年6月中旬開始初步試運(yùn)行，上線一周整個(gè)集群使用率已經(jīng)達(dá)到65%，未來蘭大超算將支撐更多的科研項(xiàng)目在計(jì)算平臺(tái)開花結(jié)果，同時(shí)作為西部較大規(guī)模的高性能中心，也將輻射周邊院校，推動(dòng)甘肅乃至西部地區(qū)高性能計(jì)算應(yīng)用水平的提升。

　　蘭州大學(xué)大氣科學(xué)是蘭州大學(xué)四個(gè)雙一流學(xué)科之一，在國內(nèi)大氣科學(xué)具有領(lǐng)先地位，蘭州大學(xué)與華為公司在2019年簽署《鯤鵬聯(lián)合創(chuàng)新中心合作協(xié)議》，共同探索鯤鵬服務(wù)器在WRF模式下的應(yīng)用優(yōu)化，推進(jìn)鯤鵬生態(tài)建設(shè)。鯤鵬計(jì)算集群作為蘭州大學(xué)計(jì)算集群的一部分資源，現(xiàn)在已經(jīng)成功的運(yùn)行WRF等大氣模式，并且性能良好。

　　利用容器技術(shù)打造“簡管理、均資源、降成本”超算平臺(tái)

　　在高性能計(jì)算集群建設(shè)調(diào)研期間，蘭州大學(xué)超算中心將高性能計(jì)算領(lǐng)域常用的Matlab、VASP、WRF、PISM 以及COMOSOL，五種應(yīng)用分別部署到聯(lián)科提供的容器環(huán)境中，通過具體算例的運(yùn)行時(shí)間（秒）來驗(yàn)證了五種軟件在基于容器的集群和物理機(jī)集群上的運(yùn)算時(shí)間相差無幾。

　　同時(shí)針對蘭州大學(xué)對全校高性能計(jì)算平臺(tái)建設(shè)提出的要求，聯(lián)科利用自身在高性能計(jì)算累積的十余年經(jīng)驗(yàn)提供了“基于容器的HPC解決方案”。該方案不僅可以滿足蘭州大學(xué)各學(xué)院不同的科研應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)了每種應(yīng)用場景無需對操作系統(tǒng)、庫、編譯器等進(jìn)行依賴和單獨(dú)設(shè)置實(shí)現(xiàn)而且不用改變不同用戶對計(jì)算集群的使用習(xí)慣，，使得學(xué)校超算中心在平臺(tái)管理、計(jì)算資源調(diào)度以及成本管控等方面得到了徹底的提升。

　　通過這次的建設(shè)，全校計(jì)算資源“一盤棋”，統(tǒng)一運(yùn)管實(shí)現(xiàn)了“簡管理”。整套平臺(tái)的建成，不僅從根本上解決了各學(xué)院自建計(jì)算平臺(tái)后的管理問題，而且通過對平臺(tái)使用者的身份認(rèn)證、審批、權(quán)限控制、配額信息管理、用戶組及用戶成員關(guān)系等管理，幫助學(xué)校實(shí)現(xiàn)計(jì)算平臺(tái)的科學(xué)化管理和規(guī)范化運(yùn)維。

　　伴隨著蘭州大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)項(xiàng)目的實(shí)施完成，華為公司一方面依托自身在高性能計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，另一方面憑借自身對教育行業(yè)高性能計(jì)算需求痛點(diǎn)的深刻洞察，讓平臺(tái)最終為蘭州大學(xué)高水平科學(xué)研究、前沿科技探索、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了良好的支撐和保障，加速助力學(xué)?！半p一流”建設(shè)。

　　華為在教育領(lǐng)域的深耕，勢必會(huì)激發(fā)人才培養(yǎng)與科研創(chuàng)新的無限可能?！?020全國高校HPC公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)研討會(huì)”即將開幕，讓我們一同突破計(jì)算邊界，共享更好未來。