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相信很多人都對傳說中的“隱身衣”有著不同尋常的好奇,，這種只存在《哈利波特》中的魔法寶物是真的嗎？“隱身衣”到底是大自然的奇跡,，還是科學的力量,？深圳光啟高等理工研究院（以下簡稱光啟研究院）劉若鵬院長告訴記者：“隱身衣”是一種超材料技術研制、通過引導微波“轉向”防止物體被“發(fā)現”的科學產物,。

光啟研究院自2010年7月揭牌成立后,，吸引了多個國家和地區(qū)的杰出科學家，在充滿活力的交叉學科合作中,，建立起具有廣闊國際視角的科研環(huán)境,。不到兩年的時間內，光啟研究院已經成為中國超材料技術的領軍企業(yè),。

2011年,，光啟研究院全面啟動超材料制備與封裝技術重點實驗室等5個重點實驗室和超穎射頻技術工程實驗室等6個工程實驗室的建設，在光啟的實驗室中,，曙光GPU解決方案通過跨越“三重門”,，成為集群管理成功的關鍵。

三重考驗挑戰(zhàn)集群管理操作能力

因為研發(fā)需要,，光啟研究院GPU集群所承擔的大部分科研工作需要使用CST Microwave studio2011,、 COMSOL 4.2和MATLAB三個軟件作大規(guī)模計算，三個軟件對集群的要求各具特色：

可用的CST Microwave Studio 2011版本在分布式計算時,，要求頭結點必須是Windows Server 2008 R2 操作系統(tǒng),，計算結點必須是LLinux系統(tǒng)。CST2011可以使用GPU加速,，單結點可以掛載多顆GPU,；自帶MPI通信工具；自帶作業(yè)調試器,。

而COMSOL4.2有兩類使用,，單個大作業(yè),、多個小作業(yè)。計算時需要調用MATLAB,，因此需要將MATLAB與COMSOL配置正確,，以使協(xié)同工作。

MATLAB 2011b 則需要支持GPU加速,，同時支持分布式并行計算,，自帶作業(yè)調度工具，客戶端不必登錄服務器就可以提交作業(yè),、查看結果,。

面對三個大型軟件同時工作時，普通的GPU根本無法滿足如此大規(guī)模的計算,，往往會陷入崩潰的狀況,。針對光啟研究院的特別需求，曙光公司迎難而上,，制定了一整套GPU解決方案。

一個集群管理軟件GridviewGridview PK多個工作調度

要滿足光啟研究院的需求,，既要整合三個軟件到同一個作業(yè)調度系統(tǒng)之中,，又要避免三個軟件使用各自調度器帶來的資源競爭和資源閑置。這是一個極具挑戰(zhàn)性的任務,，必須深入了解這兩款商業(yè)的軟件的架構,，實現無縫融合，讓軟件用戶感覺不到作業(yè)調試系統(tǒng)的改變,。

為此,，曙光公司研發(fā)人員認真研究了光啟的應用需求。光啟研究院的科學家是超材料的專家,，卻不是IT專家,，怎樣讓他們不必登錄集群、不必學習LLinux命令,，只需打開瀏覽器就可以直觀地提交作業(yè),、查看計算結果呢？光啟近二百位科學家?guī)缀趺刻於荚谑褂眉?，而且運算能力越高越好,，就需要GPU越多越好；光啟的機房剩余空間不多,，必須提供計算能力密集的服務器,；還要考慮同時配置Windows結點和Linux結點，以便使用CST2011,，兩類結點要統(tǒng)一調度,；而且單個作業(yè)需要使用多顆GPU,，GPU間通信需要高速互聯(lián)網絡……

最終，曙光公司決定使用集群管理軟件Gridview中的作業(yè)調度模塊替代CST2011和MATLAB 2011b 自帶的作業(yè)調度工具,，實現作業(yè)的統(tǒng)一調度,。曙光公司集群管理軟件Gridview支持定制開發(fā)portal，集群管理員可以快速開發(fā)出特定應用軟件的portal,。

而且曙光提供的GPU高性能解決方案系統(tǒng)中的大部分結點都部署了SUSE操作系統(tǒng),，少量結點部署windows server 2008 R2虛擬機。CST2011頭結點僅僅分發(fā)作業(yè),，并不承擔計算任務,，負載較輕，虛擬機即可勝任,。單個物理結點上部署多個虛擬機,，節(jié)約投資。

在有限的預算內,，曙光還配備了202塊NVIDIA Tesla C2050 GPU卡,，使CPU與GPU的數量達到1:1的最佳比例。每個主板上掛載兩顆GPU,，這兩顆GPU之間的通信不必通過網絡交換機,，使用本地內存即可完成，大大減少了通信開銷,，提高應用的擴展性,。

當GPU跨結點并行時，通信開銷往往成為性能提升的瓶頸,。為此,，曙光GPU高性能解決方案配置高帶寬低延時的InfiniBand QDR網絡互聯(lián)設備，任意結點之間都能達到全線速40Gbps,。采用極高密度的曙光GPU服務器,，在1U空間實現兩顆CPU+兩顆GPU的計算能力，使光啟研究院有效節(jié)省機房面積,，卻更快的提高了計算能力與計算速度,。

在光啟研究院項目準備、實施過程中,，曙光公司做了大量的定制研發(fā),，尤其是面對作業(yè)調度系統(tǒng)整合、極高密度GPU服務時,，充分體現出多年深耕高性能計算的實力,。曙光從單一服務器硬件供應商向“信息服務供應商”的轉型之路，漸行漸近。

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跨越“三重門” 曙光GPU助力深圳光啟制造“隱身衣”