我国网格计算的最高成就——高性能计算环境和清华ACI系统

我国网格计算的最高成就——高性能计算环境和清华ACI系统

Monday, June 30 2003 3:12 PM 目前，网格计算在我国尚处于研究阶段，中国工程院院士、中科院计算技术研究所所长李国杰在谈到网格计算时说，“我们必须从现在做起，因为网格技术最有可能在近几年形成标准。”目前，我国已开展了“国家高性能计算环境”和“先进计算基础设施北京上海试点工程”两个项目，对网格计算进行研究，这两个项目分别由中国科学院和清华大学牵头。  

国家高性能计算环境

国家高性能计算环境（亦称国家计算网格）是国家级高性能计算和信息服务的战略性基础设施，它将在全国范围内为各行业提供各种一体化的高性能的计算环境和信息服务。在这个项目中，中科院计算所在成功地研制出曙光2000和曙光3000超级服务器后，又着手研制下一代曙光高性能计算机——曙光4000和曙光5000，它们的定位是“面向网格的超级服务器”（Superservers for Grid Computing）。而网格系统软件将充分发挥各网格结点的高性能计算系统和大容量数据信息处理系统的功能，使之成为网络上的可共享的国家高性能基础设施，为各行业用户提供具有统一管理、易于远程使用、安全的高性能计算和大容量数据处理的环境。

网格提供两种使用方式：Web环境方式和常规方式。Web方式面向行业生产型应用，提供安全的网格Web服务，包括资源浏览和批式作业管理功能。常规方式面向应用程序的开发，提供安全的telnet和ftp应用环境。

目前，国家高性能计算环境项目应用前景十分广阔。我国的许多行业，如能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等，以及涉及科研、开发、教育的诸多部门、单位和企业，对高性能计算网格及信息网格的需求是非常巨大的，特别是在以下三方面凸现优势。

在国土资源方面：在过去几十年里，我国的各类国土资源部门，包括国土资源部、水利部、林业部、核工业部、地矿部、测绘局、气象局、海洋局等部门经花费了大量财力收集各种地下、地面、大气的资源数据，但这些国家的宝贵财富和资产目前由于零碎地分散在很多地方，共享困难，利用率很低。将这些数据组织起来放在网格上供全国研究和使用将有很多好处。

在高性能计算方面：由科技部支持创办的五个国家高性能计算中心已经运行二年。他们一致提出急需升级计算设备。计算网格的建立有利于这些中心共享资源，在诸如基础和应用基础科学研究、汽车制造、大型水电工程、石油勘探、气象气候、航空、交通、金融、医疗卫生等领域发挥更大的作用。

在生物信息方面：生物科学的信息化和全球化已成为大势所趋，我国的生命科学界对网格也有强烈呼声。以北京大学生命学院为龙头的一些生物科研机构已经加入了相关的国际组织，并在网格上分享现代生物信息资源以提高工作效率。目前应用网格计算建立生物信息学中心的配套研究列为"十五计划"自然科学基金委的头等任务。

先进计算基础设施工程

另一个项目：先进计算基础设施工程，又称ACI工程（Advanced Computational Infrastructure），这是近年来美国大力发展的一项信息领域基础设施。ACI的含义是把分布在不同地理位置的高性能计算机、贵重仪器、数据库等资源用高速网络连接在一起，使这些资源看起来就像一台单一映像的虚拟机器，用户通过ACI共享资源、建立虚拟实验室、共同讨论以及合作开展科研项目。显然，ACI的建设将从根本上改变计算机（尤其是超级计算机）使用的结构和概念。

在我国来，ACI项目可以使用户方便地使用高性能计算机，并通过在网络上共享资源，建立虚拟实验室进而促进跨学科、跨地区的联合任务研究。近年来，我国ACI的研究已经取得阶段性成果：由清华大学计算机系承担的“先进计算基础设施北京上海试点工程（简称‘清华ACI系统’）” 已经于2001年6月通过了由著名计算机院士和专家组成的鉴定委员会的鉴定和验收委员会的验收。在清华ACI系统中，清华大学研制的高性能计算机“THNPSC-2”与上海大学研制的高性能计算机“自强2000”等六个应用结点连接后，可以构成跨地区、跨学科的“虚拟实验室”研究环境。

清华ACI系统是一套健全的资源管理系统、任务管理系统、用户管理系统及安全服务与监控系统。在清华ACI系统中保存了很多函数库、应用库、工具等，它们可以使用户迅速提高其研究水平。例如，某所大学在某个领域中拥有国内领先的研究成果，包括算法和程序，它们可以存储在清华ACI系统的数据库中。在得到授权的情况下，其他大学在开展类似研究工作时就不必从头开始，而是可以进入清华ACI应用库，寻找和获得已有的研究成果和经验，在更高的水平和起点上开展研究工作，从而避免很多重复工作，加快研究进度。目前，清华ACI系统已经形成了支持远距离联合研究的试验环境。

随着现代技术系统越来越复杂，各学科和和行业迫切地需要跨学科和跨地区的合作与联盟，而这正是我国网格计算发展的最重要的依据。中国科学院的国家高性能计算环境和清华ACI系统，两个项目已经创造了在网上“大合作”与“大会战”的条件和环境。