基于消息總線的高性能計算環境系統軟件優化設計與實現①

吳 璨 王小寧 肖海力 和 榮 趙一寧 遲學斌

(*中國科學院計算機網絡信息中心 北京 100190) (**中國科學院大學 北京 100049)

0 引 言

國家高性能計算基礎設施建設自1998年以來，先后得到“863計劃”、“國家重點研發計劃”的持續支持[1]。歷經20多年的發展，我國在高性能計算機領域已走在世界前列。由我國自主研發制造的高性能計算機“天河二號”[2]、“神威·太湖之光”[3]連續5年10屆(2013年-2017年)位居全球超級計算機TOP500[4]排行榜榜首；由中國科學院計算機網絡信息中心牽頭建設的國家高性能計算環境(原名中國國家網格)[5]整體技術水平處于世界領先行列。截至目前，根據國家高性能計算環境運行管理中心的統計數據[6]，國家高性能計算環境已接入來自國家超級計算中心、科研機構和重點高校的19家中國國家網格結點單位，聚合了“神威·太湖之光”、“神威·藍光”、“天河二號”、“天河一號”等國際頂級高性能計算資源，聚合計算資源超過200PFLOPS，總存儲資源超過167 PB，總內存資源超過104 TB。

國家高性能計算環境的核心軟件是由中國科學院計算機網絡信息中心自主研發的超級計算環境中間件(super computing environment，SCE)[7,8]。SCE屏蔽了作業管理系統、接入方式、管理制度等的異構性，面向用戶提供具有統一訪問入口、使用方法和用戶技術支持的高性能計算服務[9]。目前所使用的SCE是1.0版本，SCE1.0使用單個數據中心集中處理資源信息，來自全國各地的高性能計算機的資源信息匯報至位于北京的數據中心進行統一管理。雖然SCE1.0已穩定運行多年，為用戶提供持續的、便捷的高性能計算服務，但是步入大數據時代之后，單個數據中心的系統軟件結構遇到了性能瓶頸。……