算力頂天地，存力納乾坤：國家超級計算濟南中心的一體兩面

提起山東，大家第一時間想到的可能是五嶽之首泰山。《詩經》有云，泰山岩巖，魯邦所瞻，形容的就是泰山令人高山仰止的巍峨。時移事易，到了2022年，以“算賦百業 力導未來”為主題的首屆中國算力大會在山東濟南召開，全國計算領域人士聚在一起，看到的則是一座頂天立地的算力高山——國家超級計算濟南中心，成為新的齊魯地標。

濟南市作為“中國算谷”，國家超級計算濟南中心是其算力支撐機構之一，我國首臺完全採用自主處理器研製的千萬億次超級計算機“神威·藍光”，就誕生於此。

以前，大部分人都很關心算力發展，而國家超級計算濟南中心的實踐說明，資料存力更是算力價值的前提和基礎，發揮算力價值之前，首先要構建“資料存力”。國家超級計算濟南中心不僅是算力巔峰，還是存力標杆，比如目前已經在山河超級計算叢集中落地了分散式儲存創新架構。

20世紀50年代，馮諾伊曼在《101頁報告》中提出了計算機的核心：儲存、計算、控制，奠定了現代計算機的體系結構。從此，算力和存力作為兩大高相關資源，其協同發展成為計算產業繞不開的主題。以新加坡、日本、加拿大等國為例，每1GB儲存空間對應的算力可達1GFlops，存力和算力相對均衡。國家超級計算濟南中心的山河超級計算叢集，能夠提供超850PFlops的算力，總的儲存資源池目前也達到了245PB規模。

如果說算力支撐著千行百業計算需求，那麼存力就是容納吞吐著澎湃算力的乾坤。國家超級計算濟南中心，給了我們一個契機，在東數西算工程正式啟動的元年，去探尋存算協同發展的答案：數字經濟所需要的算力應該由怎樣的存力來承載?而算力與存力的協同發展，究竟能給國家重大科研和經濟發展帶來哪些不可替代的貢獻?

道法自然：頂天立地的超算中心

瞭解國家超級計算濟南中心需要怎樣的存力，首先需要知道它承載了怎樣的計算。

《史記集解》記載，泰山“天高不可及，冀近神靈也”，國家超級計算濟南中心所承擔的計算任務，也有著類似的高水平，主要是解決其他計算機解決不了的挑戰性問題，有著“頂天立地”的作用。

國家科研領域，超算中心服務於國家重大科研需求，主要應用於生物計算、氣候模擬、類腦研究、災害預報、新藥研發、基因研究、航空航天、自動駕駛等領域，這些研究的特徵之一就是資料密集，對於算力的需求十分龐大。以國家超級計算濟南中心的山河超級計算平臺為例：該平臺服務於山東省大科學計劃與大科學工程，為新一代資訊科技、現代海洋、新能源新材料、高階裝備、醫養健康等產業提供算力支撐，要求效能高、算得快。

國計民生領域，超算中心的算力應用涉及國計民生、科技創新，是支撐產業轉型升級的戰略性基礎設施，因此，在滿足國家科研任務對效能的巔峰要求之外，超算中心還要兼顧成本普惠、綠色低功耗等需求，支撐數字經濟浪潮中層出不窮的應用創新與計算需求。國家超級計算濟南中心就有多個計算平臺，承載著關乎國計民生的眾多應用，對區域科研水平提高和數字經濟發展，發揮著重要價值。

從 “頂天立地”的趨勢中不難看出，超算中心已經成為衡量國家綜合實力的標準之一，也是各國科技戰略的必爭之地。以對自然環境和生態的模擬、基礎物理和生命科學等問題求解為己任的國家超級計算中心，自然也需要與之相匹配的儲存能力，包括：底層技術的自主創新、靈活擴充套件的儲存容量、高效吞吐的儲存效率等。

國家超級計算中心作為存力的最佳試驗場，濟南已經率先邁出了探索的步伐。

吐納天地：存力中見數字乾坤

算力作為生產力，支撐社會經濟的數字化轉型升級，而存力作為資料地基，在每一次吐故納新之中，助力數字經濟行穩致遠。資料存力不僅以儲存容量為核心，還包含效能表現、安全可靠、綠色低碳在內的綜合能力。資料存力成為數字經濟背景下，全社會全產業發展的重要指標。

那麼，國家超級計算中心究竟需要怎樣的存力呢?國家超級計算濟南中心總工程師王繼彬在此次大會“以‘數’踐行，創新儲存架構護航超算科技創新”的主題演講中指出，濟南超算率先落地應用了創新的分散式儲存架構，已經有一些經過驗證的關鍵指標：

一、安全可靠。作為國家的戰略性基礎設施，國家超級計算中心的安全可靠有兩層含義，一是底層技術的安全可靠，在新的國際形勢下，國家超級計算濟南中心承載著眾多科研任務，尤其需要儲存領域的原創技術，如材料介質、高效能處理器等的系統創新，守護資料基石;二是日常執行中的安全可靠，要求良好的容災能力，在各類風險，比如自然災害、網路襲擊、人為失誤等情況下，仍然保持業務不斷，資料不丟。

濟南中心所承載的國家對地觀測科學資料中心，每天需要對TB級的實時衛星資料進行集中儲存和計算，過程中不允許中斷，珍貴資料長期儲存不能丟失。濟南超算基於分散式儲存構建的資料儲存系統，能夠做到7*24小時業務不中斷，跨節點保護資料安全，很好地支撐了這一高可靠需求。

二、效能表現。大科學領域HPC應用對存力的容量和效率提出了更高要求，一方面，科學計算的資料規模龐大，需要的儲存容量也越大，1臺基因測序儀每年產生的資料可達8.5PB，需要超前規劃、靈活擴容，比如濟南超算的山河超級計算平臺，作為服務山東省大科學計劃與大科學工程的重大科學裝置，總儲存資源池就達到了245PB;另一方面，科學計算的存算資料互動頻繁，計算任務長，應用負載多元化，訪存空間不規則，對儲存系統的吞吐效能要求很高。因此，濟南超算與華為合作，基於華為OceanStor Pacific分散式高效能並行儲存，實現了業內1.3倍的效能提升，在IO500 10節點打榜中獲得全球第一的榜單成績。資料存得下、流得動，是存力的基礎指標，為科學計算發揮支撐作用。

三、統一管理。隨著資料應用場景增多、AI技術的成熟，智慧計算、雲平臺等新業務成為主流，因此需要多個計算平臺針對不同應用輸出不同算力。面對異構計算和多樣化應用，傳統超算中心多個計算叢集部署多套儲存的方式容易遭遇瓶頸，比如海量資料在不同的資源池中，會形成資料孤島，給協同分析、價值挖掘帶來阻礙。因此，濟南超算基於分散式儲存，構建了統一資料底座，率先打造出山東省超算互聯資料一張圖。透過全域性統一的資料檢視和管理策略，實現不同叢集之間的多協議互通，讓資料能夠跨域、跨叢集、跨裝置共享與流動，從而助力科學計算的資料價值挖掘與協同分析，加速科技創新。比如山河超級計算平臺，就實現了檔案、物件和大資料融合儲存以及資料的跨域流動。

基於分散式儲存創新架構，國家超級計算濟南中心聯合合作伙伴，完成了一系列關於存力的實踐探索，展現出存力與科學計算、數字經濟相結合的意義。可以肯定的是，超算中心的頂天立地，靠的不是算力的一枝獨秀，而是算力與存力的協同發展。

築基未來：雙輪驅動使能數字經濟

聽起來，超算中心主要服務於高精尖科研，那麼濟南超算的存力實踐，對普通人來說有意義嗎?中國有句話叫“已識乾坤大，猶憐草木青”，存力不僅能包羅容納科學世界的壯闊，同樣也是支撐著每一個人、每一個企業、每一座城市的數字底座，隨著數字經濟的騰飛，滋養我們習以為常的日常生活、一草一木。

舉個例子，大家應該都瞭解“東數西算”工程的價值，全國算力一張網的逐漸落成，將切實帶來產業升級、生活提升、經濟發展，讓東西部居民都為之受益。而濟南超算的分散式儲存架構創新實踐，對於方興未艾的東數西算工程就有著極為重要的參考意義。

我們知道，“東數西算”工程旨在構建一個集資料中心、雲端計算和大資料於一體的新型國家計算網路，這張算力資源網路的本質是以數載算，透過資料流通、分析和消費，讓算力轉化為GDP產值和社會民生的最佳化。而資料能否存得下、存得好、流得動、高能效，都取決於存力。

而東西部資料中心間的資料流動，就有一系列問題是需要透過存力提升來解決的：

比如前面提到濟南超算不同計算叢集中的資料孤島問題，在東西部的資料流動時也同樣存在。透過分散式儲存，實現跨域資料安全高效流動和共享，能夠提高東西部的資料利用率和協同效率，讓算力更充分地發揮GDP帶動作用。

再比如，全國算力一張網形成之後，資料卻是散落在各處的，如果沒有跨地域統一的後設資料管理，則無法支撐東西部並行分析，資料儲存能效比不高，算力基礎設施也就無法取得最大效益。這時候濟南超算所落地的統一後設資料管理等經驗，存力一張網結合算力一張網等技術，將使得管理效率大大提升。

存力和算力，是數字經濟高質量發展的一體兩面，隨著超算網際網路和“東數西算”工程的持續推進，存力升級必將成為數字基礎設施的演進方向。

國家超級計算濟南中心率先開啟錦囊，進入了資料驅動第四正規化的全新階段。不難發現，無論高精尖的科研創新，還是接地氣的民生福祉，都藏在存力這個吐納天地的“乾坤袋”中。

接下來，我們將看到中國科技在算力與存力的雙輪驅動下，不斷鼎革天地。