气象系统初探巴塞罗那真四核威力

成熟科学的解决方案

    曙光4000A超级计算机机群系统是一款成熟的产品，在实际应用中的曙光4000A，平均无故障时间(MTBF)突破了25万小时大关，其高稳定性和可靠性已经得到了实际应用的证实。在本次为苏州气象局设计的超级计算机解决方案中，曙光公司将成熟的产品与当前信息技术的发展趋势相结合，在整个方案中体现了优异的先进性、扩展性、兼容性和完整性。

    先进性：在江苏气象局的信息化解决方案中，无论是在硬件还是软件方面都体现了曙光公司产品的技术先进性，其顺应信息化产业的主流发展趋势，集合新产品和曙光公司的技术优势，为用户提供了更高性能的新世代产品。

    在硬件方面，该解决方案的先进性主要体现在其所配置的“巴塞罗那”四核处理器上。同以往的双核处理器相比，该款AMD新推出的四核处理器，不仅仅增加了CPU Core的数量，其在每一个CPU Core内部，将SSE执行单元加宽至128位，极大的提高了单核心的浮点处理性能，平均性能提高了54%。同时，巴塞罗那处理器沿袭了AMD独特设计的集成内存控制器，使CPU到内存的路径更短，并在内存带宽上采用了一系列优化技术，使得在不做其他改动的前提下，内存性能比双核皓龙提升50%，它们是构建苏州气象局高可用性信息化系统的奠基石。

    整个苏州气象局信息化系统空载运行功耗仅10千瓦，满载最大运行功耗也才达13千瓦，这一切节能优势都是从细小的处理器节能技术展开的。巴塞罗那处理器在节能方面采用了更精细的内部控制，拥有业界首次使用的双重动态电源管理（DDPM）技术，能对CPU和内存控制器分别独立供电，使得在功耗降低的同时获得更高的内存带宽。

    另外，巴塞罗那更进一步提供硬件层的快速虚拟化索引技术（RVI），显著地提升内存访问的性能，提升虚拟机与物理机之间的数据传送及翻译转换，使虚拟化性相比双核产品能有75%的提升，其在CPU底层为虚拟化技术提供了良好的硬件支持。

    尽管四核的巴塞罗那处理器性能较比双核提升许多，但其售价却并未成倍增长，加之其通用的标准特性可与双核产品配件完全兼容，这使得巴塞罗那处理器具有了前代产品无法比拟的性价比。在信息化服务的实际应用中，其也使得服务器产品倍受用户青睐。

    在整个解决方案的软件方面，曙光公司自主研发的，面向用户和网格的系统管理软件也同时体现了解决方案的先进性。该机群管理软件可提供非常直观的监控功能，可跨操作系统和硬件平台采集信息，将这些信息有效的汇总和显示，实时监控系统各节点的工作情况，有效监控整个机群的用户环境。并且，监控系统采集的系统信息、硬件信息和电源信息通过独立的I²C网络传输，保证了监控的独立性和健全性，还可用图形展示的方式对各节点的单项数据进行对比。

    扩展性：在科学技术飞速发展的今天，任何一套信息化解决方案都必须考虑到用户的需求变化，一套信息化系统如果不能适应用户需求的变化，不具备良好的扩展性，它势必只有短暂的技术生命，而且是对用户投资的浪费。

    在曙光公司为江苏气象局提供的信息化解决方案中，各节点机采用目前最先进的AMD16路服务器的系统架构，既满足了整个系统平台的应用要求，又满足了今后系统升级后的需要。负责计算数据通讯的Infiniband网络，可以使现有系统具有良好扩展性，满足下一代系统的要求。它可实现PCB上部件与部件间的互连，也可以用来实现一种超出机箱外部的底板之间的互连。并且，每个链路都是基于4根信号线的2.5Gbps双向连接，在扩展的产品部件的同时，还提供了良好的性能。

    曙光TC4000A的机柜、电源、系统管理都可以使系统无缝扩展至更多节点。视频切换系统可以在线扩容至99个节点；电源的设计可以提供4个机柜的用电量；机群操作系统可以无缝扩展，可直接将扩容的节点机纳入当前的系统中进行管理、调度；当任务量增加，需要增加计算单元时，系统只需要简单的增加节点设备即可，这样保证了当前的投资，而且保证了系统的完整性。

    兼容性：在信息化服务市场中，充斥着各式各样的软硬件产品，用户也会根据自己的需求选择不同的产品进行组合搭配。因此，用户的信息化平台应该是一个具有良好包容性的中性平台，其可在硬件上兼容各厂商的标准配件，在软件上平稳运行各种操作系统和应用程序，只有这样的应用平台才具有良好的实用价值。

    在苏州气象局的信息化解决方案中，曙光机群系统的良好兼容性得到了充分体现。该系统中，普通PC机能够运行的应用软件都能直接在机群系统上运行。另一方面，由于目前机群技术的广泛使用，机群成为了目前大型机和超级计算机的主流，绝大部分高端的并行应用软件都能很好的在该机群系统上运行。

    在应用方面，该系统处理器可兼容64位和32位的应用，普通的32位应用软件可以不经过重新编译直接运行在这样的系统之中，用户可以由32位平滑的过渡到64位。同时，系统中还提供有标准接口以供和其它系统相连接，其在用户需要时，可很好的和其它的机群系统、大型主机实现对接。在操作系统中，曙光4000A采用具有更好开放性的LINUX操作系统，其比封闭的UNIX操作系统具有更好的兼容性，其也是目前服务器中应用最广泛的操作系统。另外，曙光机群的管理系统也具有很好的兼容性和跨平台性，它能很好的运行在目前主流的操作系统之上，包括Linux、UNIX和Windows，还能完美的实现异构集群系统的管理。

    完整性：曙光公司为苏州气象局提供的信息化解决方案是基于气象行业应用的整体性方案，从系统的软硬件配置，一直到应用调试；从产品设计安装，到运行人员培训，处处都体现了曙光公司信息化解决方案的完整性，其为用户提供了一站式的服务，可满足用户的各种需求。

    作为气象预测系统，曙光公司根据多年的应用经验，为苏州气象局提供了完整的应用方案。其中包括了气象业务系统运行所需要的开发环境、并行环境，还提供了中尺度气象预报模式所需要的前处理和后处理系统。而且，曙光公司还具备很强的系统整合能力，增强了整个机群系统的单一系统映象功能，原有机群系统上的应用软件无需作任何改动即可正常的在新系统中运行。

    在培训方面，曙光公司为苏州气象局提供了一系列的培训，课程分别针对：普通用户、系统管理人员、开发人员。培训的内容包括从集群的简单使用到并行软件的研制和并行算法的设计，从系统的管理和日常维护到设备的原理等一应俱全。整套培训体系有机房的现场培训、课堂讲课、上机实习等多种方式。在有完备的培训的同时，曙光公司又为用户提供了完备文档，做到了售后服务的完整性，使用户不仅拥有设备，更能用好设备。

结束语

    曙光4000A是曙光公司和国家智能计算机研究中心共同研发的，基于Linux的超级服务器系统,为当前国内最大的IDC数据处理主机之一，其在各行业领域有着广泛的应用，并且成功登陆全球超级计算机排名的TOP10，其在产品技术上的科学性、成熟性已成为中国高性能计算机产业的标杆。本次在苏州气象局的成功应用，为气象事业的发展增添了新的活力与保障，极大的提高了苏州区域气象预报的精确度，也为全国气象行业信息化发展提供了宝贵的应用经验。