基于消息总线的高性能计算环境系统软件优化设计与实现①

吴 璨 王小宁 肖海力 和 荣 赵一宁 迟学斌

(*中国科学院计算机网络信息中心 北京 100190) (**中国科学院大学 北京 100049)

0 引 言

国家高性能计算基础设施建设自1998年以来，先后得到“863计划”、“国家重点研发计划”的持续支持[1]。历经20多年的发展，我国在高性能计算机领域已走在世界前列。由我国自主研发制造的高性能计算机“天河二号”[2]、“神威·太湖之光”[3]连续5年10届(2013年-2017年)位居全球超级计算机TOP500[4]排行榜榜首；由中国科学院计算机网络信息中心牵头建设的国家高性能计算环境(原名中国国家网格)[5]整体技术水平处于世界领先行列。截至目前，根据国家高性能计算环境运行管理中心的统计数据[6]，国家高性能计算环境已接入来自国家超级计算中心、科研机构和重点高校的19家中国国家网格结点单位，聚合了“神威·太湖之光”、“神威·蓝光”、“天河二号”、“天河一号”等国际顶级高性能计算资源，聚合计算资源超过200PFLOPS，总存储资源超过167 PB，总内存资源超过104 TB。

国家高性能计算环境的核心软件是由中国科学院计算机网络信息中心自主研发的超级计算环境中间件(super computing environment，SCE)[7,8]。SCE屏蔽了作业管理系统、接入方式、管理制度等的异构性，面向用户提供具有统一访问入口、使用方法和用户技术支持的高性能计算服务[9]。目前所使用的SCE是1.0版本，SCE1.0使用单个数据中心集中处理资源信息，来自全国各地的高性能计算机的资源信息汇报至位于北京的数据中心进行统一管理。虽然SCE1.0已稳定运行多年，为用户提供持续的、便捷的高性能计算服务，但是步入大数据时代之后，单个数据中心的系统软件结构遇到了性能瓶颈。……