我國網格計算的最高成就——高效能運算環境和清華ACI系統

我國網格計算的最高成就——高效能運算環境和清華ACI系統

Monday, June 30 2003 3:12 PM 目前，網格計算在我國尚處於研究階段，中國工程院院士、中科院計算技術研究所所長李國傑在談到網格計算時說，“我們必須從現在做起，因為網格技術最有可能在近幾年形成標準。”目前，我國已開展了“國家高效能運算環境”和“先進計算基礎設施北京上海試點工程”兩個專案，對網格計算進行研究，這兩個專案分別由中國科學院和清華大學牽頭。  

國家高效能運算環境

國家高效能運算環境（亦稱國家計算網格）是國家級高效能運算和資訊服務的戰略性基礎設施，它將在全國範圍內為各行業提供各種一體化的高效能的計算環境和資訊服務。在這個專案中，中科院計算所在成功地研製出曙光2000和曙光3000超級伺服器後，又著手研製下一代曙光高效能運算機——曙光4000和曙光5000，它們的定位是“面向網格的超級伺服器”（Superservers for Grid Computing）。而網格系統軟體將充分發揮各網格結點的高效能運算系統和大容量資料資訊處理系統的功能，使之成為網路上的可共享的國家高效能基礎設施，為各行業使用者提供具有統一管理、易於遠端使用、安全的高效能運算和大容量資料處理的環境。

網格提供兩種使用方式：Web環境方式和常規方式。Web方式面向行業生產型應用，提供安全的網格Web服務，包括資源瀏覽和批式作業管理功能。常規方式面向應用程式的開發，提供安全的telnet和ftp應用環境。

目前，國家高效能運算環境專案應用前景十分廣闊。我國的許多行業，如能源、交通、氣象、水利、農林、教育、環保等，以及涉及科研、開發、教育的諸多部門、單位和企業，對高效能運算網格及資訊網格的需求是非常巨大的，特別是在以下三方面凸現優勢。

在國土資源方面：在過去幾十年裡，我國的各類國土資源部門，包括國土資源部、水利部、林業部、核工業部、地礦部、測繪局、氣象局、海洋局等部門經花費了大量財力收集各種地下、地面、大氣的資源資料，但這些國家的寶貴財富和資產目前由於零碎地分散在很多地方，共享困難，利用率很低。將這些資料組織起來放在網格上供全國研究和使用將有很多好處。

在高效能運算方面：由科技部支援創辦的五個國家高效能運算中心已經執行二年。他們一致提出急需升級計算裝置。計算網格的建立有利於這些中心共享資源，在諸如基礎和應用基礎科學研究、汽車製造、大型水電工程、石油勘探、氣象氣候、航空、交通、金融、醫療衛生等領域發揮更大的作用。

在生物資訊方面：生物科學的資訊化和全球化已成為大勢所趨，我國的生命科學界對網格也有強烈呼聲。以北京大學生命學院為龍頭的一些生物科研機構已經加入了相關的國際組織，並在網格上分享現代生物資訊資源以提高工作效率。目前應用網格計算建立生物資訊學中心的配套研究列為"十五計劃"自然科學基金委的頭等任務。

先進計算基礎設施工程

另一個專案：先進計算基礎設施工程，又稱ACI工程（Advanced Computational Infrastructure），這是近年來美國大力發展的一項資訊領域基礎設施。ACI的含義是把分佈在不同地理位置的高效能運算機、貴重儀器、資料庫等資源用高速網路連線在一起，使這些資源看起來就像一臺單一映像的虛擬機器器，使用者通過ACI共享資源、建立虛擬實驗室、共同討論以及合作開展科研專案。顯然，ACI的建設將從根本上改變計算機（尤其是超級計算機）使用的結構和概念。

在我國來，ACI專案可以使使用者方便地使用高效能運算機，並通過在網路上共享資源，建立虛擬實驗室進而促進跨學科、跨地區的聯合任務研究。近年來，我國ACI的研究已經取得階段性成果：由清華大學計算機系承擔的“先進計算基礎設施北京上海試點工程（簡稱‘清華ACI系統’）” 已經於2001年6月通過了由著名計算機院士和專家組成的鑑定委員會的鑑定和驗收委員會的驗收。在清華ACI系統中，清華大學研製的高效能運算機“THNPSC-2”與上海大學研製的高效能運算機“自強2000”等六個應用結點連線後，可以構成跨地區、跨學科的“虛擬實驗室”研究環境。

清華ACI系統是一套健全的資源管理系統、任務管理系統、使用者管理系統及安全服務與監控系統。在清華ACI系統中儲存了很多函式庫、應用庫、工具等，它們可以使使用者迅速提高其研究水平。例如，某所大學在某個領域中擁有國內領先的研究成果，包括演算法和程式，它們可以儲存在清華ACI系統的資料庫中。在得到授權的情況下，其他大學在開展類似研究工作時就不必從頭開始，而是可以進入清華ACI應用庫，尋找和獲得已有的研究成果和經驗，在更高的水平和起點上開展研究工作，從而避免很多重複工作，加快研究進度。目前，清華ACI系統已經形成了支援遠距離聯合研究的試驗環境。

隨著現代技術系統越來越複雜，各學科和和行業迫切地需要跨學科和跨地區的合作與聯盟，而這正是我國網格計算髮展的最重要的依據。中國科學院的國家高效能運算環境和清華ACI系統，兩個專案已經創造了在網上“大合作”與“大會戰”的條件和環境。