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前不久，記者來(lái)到南京大學(xué)高性能計算中心采訪(fǎng)了負責此項目的周慶林老師，具體了解了南京大學(xué)選用IBM HS22刀片服務(wù)器的背景故事，并參觀(guān)了該高性能計算中心機房。這套系統采用IBM HS22刀片服務(wù)器打造，于2009年第二季度開(kāi)始建設，2010年7月份完成全部調試工作正式投入對南京大學(xué)各科學(xué)院系的高性能計算服務(wù)中。在2010年國內高性能計算排行榜Top100上，來(lái)自南京大學(xué)的高性能計算系統以34萬(wàn)億次的Linpack成績(jì)排第20名

南京大學(xué)高性能計算中心的建設背景

據周慶林老師介紹，南京大學(xué)從事高性能計算方面的建設始于1980年天文系的應用需求。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)以及教育需求的提升，各個(gè)院系也相繼開(kāi)始購買(mǎi)服務(wù)器解決自己的計算需求。但是各個(gè)院系由于成本、人力等原因自己建設科研教學(xué)用高性能計算節點(diǎn)過(guò)于浪費，且不符合資源利用最大化的需求。

因此，在985工程二期的項目中，南京大學(xué)撥出了專(zhuān)門(mén)款項購置和更新全校所需的共享大型計算設備，力求為全校理科院系提供更強大的計算能力。到了2005年左右，x86架構高性能計算集群開(kāi)始升溫，大大動(dòng)搖了傳統共享內存模式的小型機地位。因此，南京大學(xué)打算做小規模的小型機，另一部分做x86集群——但是有兩個(gè)問(wèn)題：第一是機房選址問(wèn)題，第二是到底選擇什么樣的x86服務(wù)器。

周慶林老師表示，當時(shí)再機房選址時(shí)主要考慮了兩個(gè)方面的問(wèn)題：1、機房的承重問(wèn)題，由于每個(gè)機架塞滿(mǎn)服務(wù)器之后有數噸重，建設在高樓層需要對樓層進(jìn)行加固，因此最終選擇了建設在一樓。2、機房的制冷和走線(xiàn)問(wèn)題，南京大學(xué)當時(shí)選擇了物理系1層做數據中心機房，但是問(wèn)題在于電力配給不夠，考慮到增容需要對樓宇進(jìn)行改造，因此最后選擇在天文系的樓宇建設機房。

機房選址的問(wèn)題解決之后，究竟選擇機架服務(wù)器還是刀片服務(wù)器做高性能計算中心的計算節點(diǎn)呢？周慶林老師表示，當時(shí)專(zhuān)家組也經(jīng)過(guò)了一些討論，并結合學(xué)校有些院系的使用經(jīng)驗，最終選擇了刀片服務(wù)器。據周老師介紹，刀片服務(wù)器至今已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾代的發(fā)展，日趨成熟。而機架服務(wù)器相對來(lái)說(shuō)存在布線(xiàn)、管理較復雜的問(wèn)題。

南京大學(xué)高性能計算中心從選用IBM HS22刀片服務(wù)器以來(lái)至今，沒(méi)有出現過(guò)任何計算節點(diǎn)的問(wèn)題，穩定性方面不弱于機架服務(wù)器（甚至更好）。散熱方面，目前高端刀片機箱由于計算密度高，計算資源集中，因此只要做好冷熱通道就能很好的解決散熱效率，滿(mǎn)足系統需求（第三節有機房的具體介紹，會(huì )著(zhù)重介紹散熱）。

南京大學(xué)高性能計算中心架構揭秘

確定了選擇刀片服務(wù)器之后，通過(guò)招標南京大學(xué)選擇了IBM BladeCenter HS22刀片服務(wù)器作為高性能計算系統的計算節點(diǎn)。整個(gè)系統由10個(gè)登陸節點(diǎn)，4個(gè)管理節點(diǎn)，54TB高速并行存儲、128TB SAN架構存儲以及4x Infiniband全線(xiàn)速網(wǎng)絡(luò )、千兆作業(yè)調度管理網(wǎng)絡(luò )等構成。

南京大學(xué)高性能計算中心系統架構圖

據周老師介紹，全套系統由402片HS22刀片服務(wù)器構成，每節點(diǎn)12GB內存，2顆英特爾至強5500系列處理器（主頻2.66GHz，8MB Cache），20Gb Infiniband HCA卡。其中有10片HS22刀片服務(wù)器用作登陸節點(diǎn)，每節點(diǎn)24GB內存，4Gb光纖卡，20Gb Infiniband以及千兆網(wǎng)卡。另有30臺刀片機箱與上述計算節點(diǎn)配套，擁有16口Infiniband交換模塊、六口千兆交換機和兩個(gè)百兆管理網(wǎng)口。

存儲和管理方面，南大高性能計算中心選擇了20臺IBM x3650做存儲節點(diǎn)，每節點(diǎn)配置32GB內存，20Gb Inifiniband卡，6塊450GB 15000轉SAS盤(pán)，共54TB組成并行存儲系統，連續讀寫(xiě)I/O大于每秒6GB。另有一臺IBM DS3000 SAN架構官仙共享存儲系統共128TB容量容量，配備16GB Cache，兩個(gè)8口光纖卡，連續讀寫(xiě)帶寬大于每秒2GB。此外，還有一臺x3550用作集群管理監控節點(diǎn)，3臺x3650用作管理和作業(yè)調度節點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò )交換方面，周老師介紹說(shuō)他們采用了兩臺288口20Gb 4x Infiniband交換機（當時(shí)還沒(méi)有成熟的40Gb Infiniband交換設別），組成全線(xiàn)速無(wú)阻塞并行計算網(wǎng)絡(luò )。此外還有四臺4口萬(wàn)兆上行48口BNT的交換機用作作業(yè)調度和管理。

▲南京大學(xué)高性能計算系統邏輯架構圖

對于刀片服務(wù)器的散熱和供電是重中之重，南大高性能計算中心采用了4臺90千瓦制冷量的艾默生LibertPex機房精密空調，120千瓦UPS擁有96節湯式100AH電池，可在斷電的情況下維持數據中心1小時(shí)時(shí)間，足夠工作負載暫停和系統正常關(guān)閉。此外，南京大學(xué)高性能中心還配備了三個(gè)配電柜，提供500KVA機房電力增容，一套七氟丙烷氣體消防滅火系統為機房提供消防保障。

走進(jìn)高性能計算中心的機房，首先可以看到外側監控人員的坐席

通過(guò)監控軟件，外面的管理員可以輕松的了解目前設備的工作情況，包括溫度、供電、機房視頻監控等

周慶林老師向我們展示了管理平臺的功能之一：每天向手機發(fā)短信匯報目前機房的狀況，一旦遇到問(wèn)題也會(huì )立刻發(fā)短信通知到指定的手機。