【IT168 报道】高性能计算 应用无所不在

    在灾害天气的预警和应急系统中，天气预报是最基本也是最关键的一环，随着社会现代化程度的不断加深，气象预报的反应速度已经越来越不能适应社会发展的需要。灾害的发生常常是因气象预报的落后带来的对应急反应速度的滞后。

    因此，如何加强并提高气象预报的准确性和及时性成为当前讨论的焦点，长江水利委员会水文局（以下简称长江委水文局）是具有一定水行政管理职能的完全公益类事业单位，承担组织流域主要河流水文工作、指导流域内地方水文及干流及整理主要支流水文资料等，在水文水资源监测、评价与论证、水文气象预报、水文分析计算等方面有独特优势，曾荣获国家测绘局首批颁发甲级测绘资格证书、水利部首批颁发甲级水文水资源调查评价证书单位等多项殊荣。

    随着我国整个气象事业的蓬勃发展，气象预报也从传统的理论方法，发展到了今天以大气科学理论为基础、综合运用科技手段，并通过高性能计算机平台实现的现代气象数值预报，这主要缘于高性能计算机自身强大的运算处理速度、庞大的数据存储功能、精密的逻辑分析能力等特点，为高性能计算在气象行业的应用打下了坚实的基础。 长江委水文局水文气象预报中心结合当前防汛、抗洪的需求，为了更好的及时响应、精确预报，因而迫切需要通过高性能计算机来实现长江流域的中短期数值预报！

    气象专用机 精确预报

    而在高性能气象服务领域，国内服务器厂商曙光公司自1999年以来不断的关注数值预报技术的发展以及大规模并行计算机技术的发展，在2002年的时候顺利推出了曙光气象专用系统，这套体系采用了国际流行的MMS模式，其在大幅提高机器整体性能的同时也使价格趋向合理，当年此机型就应用于西藏和贵州省的气象服务，近年又进入了山西气象局、成都高原气象研究所、国家海洋局等气象系统，受到了大量气象单位的欢迎，开辟了一条科研和市场同步走的先河。基于此，曙光专业的工程师结合当前64位计算发展大势，着眼于投资的保护、性能的稳定等多方考虑，为长江委水文局制定了详尽的解决方案，与此同时他们也看到国内一些气象研究所均陆续选用了曙光最为先进的64位机群气象专用机，来实现天气预报平台全面部署！便与曙光一拍即合，“这个准没错儿，用就用非常先进的！”水文局总工程师金兴平这样说到！

    用户需求

    自1950年长江委水文局成立以来，为长江防洪减灾和三峡、南水北调、葛洲坝等大中型水利枢纽的设计、施工及流域规划、城市建设、环境保护等方面提供了准确可靠的水文情报预报、水文分析计算等资料和成果，已经取得巨大的社会效益和经济效益。此次采购的曙光64位气象专用机将主要用于：

    1、实现长江流域水文气象情报收集、处理，归口提供全流域实时水情信息服务和发布短、中、长期水文气象预报，为长江防洪抗旱及国民经济可持续发展提供水文情报预报服务；
    2、实现长江防汛水文气象情报工作现代化和水文气象预报系统的业务建设与管理；
    3、开展对暴雨监测和预报技术的应用研究；开展中长期水文气象预报研究。
    4、开展并承担工程前期、施工期水文气象预报相关业务工作。

    17个节点部署气象预报中心

    曙光64位气象专用机具有可自由伸缩、高度可管理、高可用、高性能价格比等诸多优点，并采用了在中尺度数值天气预报领域处于领先地位的NCAR MM5模式。由于MM5中尺度数值模式可考虑高分辨的地形和陆面使用状况等重要的局地迫动因子，并可使用复杂的物理参数化方案，来研究和预测高分辨的局地中尺度天气现象，其相对于大模式的灵活性、细致性，使其应用范围迅速扩大，如各种中尺度天气系统的研究；实时预报；中尺度集成预报；区域气候预报；在空气质量和大气化学研究中的应用等等。

    特别指出的是，其完全实现了软硬件一体化，气象专用软件是基于曙光气象专用高性能计算机上开发完成的，同时安装了系统软硬件运行状态监控系统，使用户对机器的软硬件系统的工作状况和工作环境一目了然。

逻辑拓扑图（点击看大图）

    在计算能力部署上，16个计算节点和1个服务节点通过两套网络连接，一套千兆网络，一套百兆以太网。其中一套百兆网是系统管理网，用来控制和管理所有的节点，一套千兆网是系统数据网，用来传输数据信息。管理网和数据网分离大大提高了网络可用性，同时保障了数据的传输带宽。同时各节点通过曙光硬件监控系统构成硬件监控网。这就是TC400L所特有的网络——管理网、数据网、监控网。

    曙光R220A——极高性价比的企业级机架式服务器（标配）

曙光R220A（点击看大图）

 支持双路AMD Opteron 64位处理器；有6个DIMM插槽，最大支持12GB 内存；
 集成双通道Ultra320 SCSI控制器；
 有6个热插拔SCSI硬盘槽位；
 主板集成两个10/100/1000M以太网卡，支持网卡冗余和自动负载平衡；
 主板集成显示控制芯片，内建8MB独立显存；
 支持冗余风扇，可选曙光特有的硬件监控系统。

    曙光气象专用高性能计算机集大规模超级服务器机群技术和低端服务器软硬件设计技术于一体，形成了一批具有自主知识产权、技术先进、具有极强市场竞争力的软硬件配套产品，使之成为符合中国用户使用习惯、具有中国特色的气象专用高性能计算机机群高性能计算机产品和应用解决方案。

    1、友好的用户界面

    曙光公司针对MM5数值天气预报模式，专门设计了用户图形操作界面。这款专用高性能计算机界面友好，易操作，易使用，实用性强，用户操作傻瓜化。系统每天可以自动定时定点进行业务系统预报，从数据导入到绘出气象要素，图形的整个流程自动完成，不需要人工干预；用户可以随时监控整个系统的运行，大大节约了用户操作的时间。对于用户而言，几乎不需要任何计算机系统知识的培训，就可以快速掌握整个预报系统。

    2、一机多用实用性强

    这款专用高性能计算机，既可以作为业务预报系统，又可以作为气象研究和测试的平台，一机多用，用户可以根据自己的需要进行调试运行。系统提供可以保存数据的功能，使得用户可以对以往一个月内不满意的预报进行重新计算和分析，最大限度地满足了用户的需求调试系统。同时提供调试系统到业务系统的导入功能，使得用户自己刚刚研发出的产品马上可以转换为业务预报系统。

    3、高速完成预报任务

    曙光气象专用高性能计算机根据用户的不同需求，定制了三款不同配置的产品。分别具有不同的计算能力和数据传输能力 ，可满足各方面的需要。曙光气象专用高性能计算机具有超强的计算能力，完全能在期望的时间内完成任务，提供满足需要的气象数值产品。

    4、软硬件一体化

    这套服务器完全基于曙光服务器上开发的，软硬件的磨合很好，不会出现任何不适应的状况。

    5、系统监控、管理技术

    曙光气象专用高性能计算机系统利用简单直观的管理工具来管理整个机群，极大地提高了工作效率。曙光气象专用高性能计算机的监控工具可以监控到整个机群的软硬件运行状态，如：整个系统工作环境，各节点CPU和内存的使用率，网络流量，各节点主板温度、CPU温度，机箱风扇转速、CPU风扇转速，主板电压、CPU电压等等，使系统管理员对各节点的情况一目了然。监控工具同时提供了报警功能，当出现故障点时（如温度异常、风扇停止转动等），可以及时提醒系统管理员进行处理，避免或减少系统故障和由其引起的用户损失。系统规模越大，系统管理和监控的效率越高。

    6、单一系统映象

    简单地说，单一系统映象技术就是让一个服务器聚集无论对用户，还是对系统管理员使用起来像一台整体的计算机，而不是作为多台独立的计算机的管理技术。即系统中所有分布的资源被组织成一个整体统一管理和使用，用户可以不去关心单个节点机的存在。单一系统映象技术是曙光气象专用高性能计算机机群系统的关键技术之一。

    7、系统支持动态扩展

    曙光气象专用高性能计算机的机群式架构决定了其具有优异的动态扩展性。根据用户应用需要，可以选择扩展能力很强的通用节点，节点总数可扩展到99个。尤其需要指出的是，气象专用高性能计算机的动态伸缩性非常强。用户如果需要减少节点数目，可以随时指定节点与整个系统隔离；用户如果需要扩展节点，只需稍微变更配置文件即可完成；对于LINUX通用节点，用户甚至可以使用气象专用高性能计算机提供的节点自动安装功能，气象专用高性能计算机会为用户自动安装（包括操作系统）和配置应用节点。