关于香港大学网格节点系统
香港地区最大处理能力的网格计算机资源
它是基于戴尔PowerEdge服务器,英特尔最新的中央处理器技术与英伟达的Fermi图形处理器技术的计算机系统, 是香港地区应用于高性能学术研究中处理能力最大的网格计算机资源。
第一阶段的港大网格节点计划已于2010年初实现: 一个新的共1920内核64位Linux网格节点系统已安装完成,以支持港大计算机科学系的系统研究小组(SRG)和港大多学科研究项目(MDRP)之网格计算。其理论峰值运算速度达每秒19.43万亿次浮点运算 ,实测浮点运算峰值达每秒14.218万亿次。该系统包含最新的硬件,如戴尔PowerEdge 服务器,英特尔Nehalem 四核心服务器级中央处理器,十万兆以太网通信交换器(10 Gb/秒)和四倍速DDR 无限频带通信交换器(20 Gb/秒)的通信网络。
第二阶段的港大网格节点项目,预计可于2011年初完成: 按照计划,更多的计算能力资源, 包括最新的英特尔Westmere六核心服务器级中央处理器以及最新的英伟达Fermi图形处理器,以及更快的四倍速QDR无限频带通信交换器(40 Gb/秒)的通信网络将会实现。预计第二阶段项目完成后,对整个系统的理论浮点峰值将扩充至少每秒7.62万亿次浮点运算。
香港大学网格节点系统结合两个阶段的总运算能力,其理论峰值将达每秒27.05万亿次浮点运算。
关于香港大学网格节点项目
香港大学网格节点是一个由大学教育资助委员会特别设备补助金支持的计划,也是中国国家网格在香港的延伸。这项目是由香港大学(港大)计算机科学系发起, 伙同港大电脑中心以及港大化学系,港大统计及精算学系等的一些研究人员共同支持，将用于系统研究与多元学科应用。
这项目的设备购置分两个实施阶段。第一阶段(2008年9月 - 2010年2月)的目标是符合中国 863国家网格项目第二期的要求,及提供足够的运算能力以支持港大多学科研究的密集计算。在这个阶段, 理论运算速度达每秒19.43万亿次浮点运算的网格设备已经完成。在第二阶段(2010年3月 - 2011年8月),该系统将扩充7.62万亿次浮点运算。系统采用的 64位处理器能提供更高的精度运算，配以节能低散热及多核心(四核心或六核心)处理器以提供快速并行计算。为节省空间系统采用高密度刀片服务器,并配备极端高速互连网络和专用的大容量磁盘文件服务器。
这系统组成一个最先进的高性能计算(HPC)研究设施以支持多学科研究，它也连接到本地及中国国内其他计算机资源,作为全国性网格计算基础设施的一个“网格节点”。这设备现担任计算机科学系(HKUCS)“系统研究”的主要研究平台,以及用于目前由香港大学电脑中心（HKUCC）支持,需要先进及密集型计算的多学科研究项目,包括量子化学,计算物理,计算流体力学,金融工程,环境研究,全球水文和纳米技术研究。计算机科学系和电脑中心之间的合作将为这些项目提供更多的支持,如应用程序代码运行在新平台的性能优化,并伸展其利用现有在网格基础设施资源。
网格计算将成为新的研究计算基础设施的蓝图。在网格计算，多个独立的计算机集群将组成一张节点网--网格。利用网格可以使资源虚拟化，按需求而对供应做出相应调整,以及组织间的服务(及资源)共享。它定义了一套开放标准和协议,以取得数据和应用程序,运算能力资源,存储容量和其他在互联网的繁多计算机资源。
于 2002年港大已经以Gideon集群组成初版的港大网格节点。凭借香港优越的地理位置,该网格节点已被广泛使用于中国国家网格的中间件版本1和版本2的开发和测试。香港大学率先于 2003年成立香港网格。该项目旨在构建一个横跨于香港五个本地机构(香港大学,香港浸会大学,香港科技大学,香港理工大学及香港城市大学)中六个部门的网格试验平台。到了2010年,基于最新计算机技术而建立的香港大学网格节点设备,确保香港作为其中一个重点高性能计算和网格计算研究中心的角色得以确立。
这个新的香港大学网格节点系统,将促进大专院校之间在网格计算的发展和密集型计算的研究项目的合作。它提供了一个坚实的,灵活的虚拟计算平台,支持在香港各大学之间的合作。
这个新的香港大学网格节点系统,是由2009年底设立的香港大学与中国科学技术网(CSTNET)高速网络直接网络联机所支持,它提供了一个专用 高速网络连接到中国国家网格。此外,港大也设有特别用于研究的网络设置,包括第二代互联网连接、跨欧亚信息网络(TEIN2)、韩国研究环境开放网络(KREONET)与及台湾中央研究院网格计算网络(ASGCNET)。这些网络直达美国、日本、新加坡、韩国和台湾的研究网络,为香港大学和其他国际网格网络提供高速的数据传输。
 |
 |
 |
 |
||
网格计算服务
它提供了一个与其他中国国家网格(CNGrid)研究机构对网格计算研究项目的合作平台。作为其中一个国家网格节点,其网格中间软件也是基于由中国科学院计算机网络信息中心(CNIC)的计算技术研究所(ICT)开发的网格操作系统(GOS)。
作为SRG的主要研究平台以及支持计算密集型的多学科研究项目MDRP，包括量子化学，计算物理，计算流体力学，金融工程，环境研究，全球水文和纳米研究。
港大已经准备与中国高能物理研究所进行网格合作,为北京谱仪(BESIII) 探测器进行模拟。在BESIII蒙特卡罗模拟产生于相互作用点的事例,传播所产生的粒子通过探测器和记录探测器对这些粒子的反应。此模拟软件继承了北京正负电子对撞机BES/BESII实验约30个事例产生器。
香港大学网格计算服务也为其他已加入的国际网格组织作为合作研究平台,例如亚太地区网格政策管理委员会(APGrid PMA) ,环太平洋网格应用与中间件联盟 (PRAGMA)及为电子科学(E-Science)的启用网格(EGEE, 欧盟支持的网格计划) 。
计算系统概述
在第一阶段的项目,该计算机系统包括一些主节点及守门节点(用于系统登录,程序开发和工作提交与操控),160部戴尔M610/R610运算节点(其理论峰值运算速度达每秒12.96万亿次)互相连接于十万兆以太网络,和80部戴尔M610/R610运算节点(其理论峰值运算速度达每秒6.47万亿次)互相连接于四倍速DDR 无限频带通信网络,连同3部专用的网络文件系统服务器和2部备份服务器提供共21TB的数据和备份存储。每个戴尔M610/R610计算节点包含两枚英特尔Nehalem四核Xeon E5540处理器,32GB内存和两只250GB的磁盘。
在第二阶段的项目,预计将有基于最新的英特尔Westmere六核心服务器级中央处理器的计算节点贡献至少3.5万亿次的额外处理能力,再连同另外基于最新的英伟达Fermi图形处理器的4.12万亿次的处理能力,互相连接于四倍速QDR 无限频带通信网络(40 Gb/秒)。
因此在 2011年初,香港大学网格节点系统的总运算能力,结合两个阶段后其理论峰值将至少达至每秒27.05万亿次。
此64位的Linux集群已安装了几个适用于国家网格和国际网格合作的网格中间件,如Globus,用于中国国家网格的网格操作系统(GOS)及EGEE网格的gLite。另外一些高性能计算 (HPC)和消息传递接口(MPI)软件包和软件库也已经安装,例如MPICH, MVAPICH,用于C, C++, Fortran 77, Fortran 90 及高性能Fortran 的PGI编译程序套件,(在第二阶段)用于通用图形处理器运算的通用并行计算架构 (CUDA) 编译程序选项,Gaussian 03/09与TCP LINDA, Torque资源管理软件以及 Maui工作调度软件。
高性能计算及网格计算发展的先锋
在过去十多年的,香港大学在支持先进和创新研究的高性能计算和网格计算发展一直都是先锋。香港大学电脑中心在1993年安装了首台大规模并行计算系统(HKUSP2)以支持大学需求强大计算工具的研究项目。为了满足不断增长的计算能力需求,我们不断推进大学的高性能计算机设施,及为研究人员在开发高性能并行程序提供技术援助,又透过参加各种网格虚拟组织以扩大网格计算的发展与其他研究机构建立合作关系。
于2002年港大安装Gideon 300集群,其理论峰值运算速度达每秒0.356万亿次,当时名列世界500强 (TOP500)的第175位,并加入中国国家网格(CNGrid)为一节点。在2004年港大设立HPCPOWER集群,其理论峰值运算速度达每秒1.434万亿次,当时名列世界500强 (TOP500) 的第240位。在2008年,港大已安装了网格节点连接国际性的EGEE(欧盟支持的网格计划)网格资源,从而连接到台湾网格(Taiwan Grid)。在2009年,港大正式加入环太平洋网格应用与中间件联盟 (PRAGMA)。同年,港大设立的网格证书颁发机构系统被国际网格信托联邦(IGTF)认可为香港首个网格计算的认证机构。在今年2010 年,我们完成了第一阶段的网格节点系统, 理论峰值运算速度达每秒19.43万亿次。在明年2011 年,我们将举办一个国际性的网格计算研究会议,第20届环太平洋网格应用与中间件联盟研讨会暨港大百周年庆典。
香港大学计算机科学系及电脑中心已经促进了许多需要强大的计算工具的创新性科研项目。这些项目涉及范围广泛的学科,包括大规模的统计模拟,纳米技术,湍流研究,生物信息学等。随着新的网格计算服务协助下,在中国和香港不同的研究机构之间的研究合作都变得可行。
科研社群
香港大学拥有超过20多年的经验支持在大学的密集型计算的尖端研究,我们在大学已经组成了一大批科研社群。基于高性能计算和网格计算平台,我们欢迎来自香港,中国及海外任何信息科技及学术研究同伴作研究合作。