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1、基于高性能计算的云计算应用系统,1,基于高性能计算平台 的云计算系统研究,湖南大学计算机与通信学院,二0一0 年 二 月,湖南大学高性能计算中心,李仁发 李肯立,基于高性能计算的云计算应用系统,2,提纲,基 础 优 势,2,应 用 需 求,3,基于高性能计算的云计算应用系统,3,一 研究概括 云计算的结构,IBM Monitoring v.6,DB2,Provisioning Management Stack,Provisioning Manager v.5.1,WebSphere Application Server,Monitoring,Provisioning Baremetal & X
2、en VM,Open Source Linux with Xen,Tivoli Monitoring Agent,Virtualized Infrastructure based on Open Source Linux & Xen,Virtual Machine,Virtual Machine,Virtual Machine,Virtual Machine,Data Center System x,Apache,云计算组织可采取主机方式来支持学术研究和工业应用。,基于高性能计算的云计算应用系统,4,一 研究概括,1 日本2011年将建成通用京速计算机（每秒1京1万万亿次超级计算机，用于地球环
3、境和灾害等预测 2011年，湖南省将投资6.7亿元在湖南大学建立起全 国第二的超级计算中心，每秒300百亿次。 3 湖南大学现有的高性能计算中心，每秒1万亿次，全省最大。,基于高性能计算的云计算应用系统,5,湖南大学高性能计算中心已成为我校“211工程”和“985”工程重点建设的校级公用试验平台之一。 经过近6年的建设运行,已建成服务校各学科的计算支撑平台.,为我校重大项目“中气计划”（总投入3亿元）提供计算支撑 汽车车身碰撞仿真与冲压覆盖件设计CAE高性能计算,基于高性能计算的云计算应用系统,6,计算能力约1万亿次 IBM p690三台、 HP超级服务器和用于地震数据处理 专用计算机群等.,
4、IBM p690,IBM FastT600,存储设备能力达16TB IBM FastT600存储系统,基于高性能计算的云计算应用系统,7,1 教育部中国教育网格“ChinaGrid”二期 湖南大学校园网格结点和 “数值风洞”重点学科应用网格结点,二 基础优势,以我校高性能计算中心的资源为依托，为教育部高校提供高性能计算服务,基于高性能计算的云计算应用系统,8,2 湖南大学云计算研究所,通过开发协作技术和市场化发展,用户不关心计算和存储细节,革新工厂,虚拟云孵 化环境,基于高性能计算平台，为用户提供透明高效的计算和存储服务。,基于高性能计算的云计算应用系统,9,以我校高性能计算和网格计算的技术基
5、础为依托！为湖南省工商局建立起“数字工商”的云计算平台,并行计算与网格计算,Cloud,Cloud,云,Computing,基于高性能计算的云计算应用系统,10,有5人分别毕业于新加坡国立大学高性能计算中心、国家高性能计算中心（武汉）、中国国家网格华中网格结点。 有4人为中国计算机学会高性能专委委员. 有6名研究领域主要为并行处理、高性能计算与网格计算。,高性能计算理论和技术研究团队：计算机学院：李仁发教授、李肯立教授、曾锃、陈浩、孙建华等副教授,3 具备完整的高性能计算人才和技术团队,有专门从事高性能计算的专职实验和技术人员3人,高性能计算应用研究团队：钟志华教授、韩旭教授、李肯立教授、文桂
6、林教授，罗建辉教授，胡望宇教授等,基于高性能计算的云计算应用系统,11,研究成果： 计算机顶级国际刊物IEEE Trans. On Computers、中国科学等刊物上发表高性能计算论文120余篇，其中三大收录107篇 申请专利6项：一种网格环境下地震模拟计算支撑中间件系统，面向地震模拟的分布式远程调用技术 软件著作权9项：地震数据处理流程构建器基于OpenInventor的3D地震可视化系统 地震数据初级可视化系统已在美国SHELL石油公司和休斯顿地球科学学院试用。,基于高性能计算的云计算应用系统,12,1 国家创新工程“中国高水平汽车自主创新能力建设”（“中气计划”，获得财政部、教育部、湖
7、南省3亿元的共同资助） 2 国家军口安全基础研究973计划项目(项目负责人:钟志华院士),三 强大的应用需求,随着实时和高精度设计对有限元网格个数达亿级，我校现有计算能力不能满足计算需求，急需新的高性能计算设施的计算能力！,基于高性能计算的云计算应用系统,13,13,通过该技术，完成了某型号装备的浮囊系统设计，相关产品已是军方列装型号。本项目在特种装备浮囊的三级海况建模及优化设计方面获得突破，最终解决了军方重要装备“XXXX海上迫降应急浮囊产品” 的技术评价和产品定型问题。该装备属国内首创，具有重要国防意义。,气、液、固三态耦合的浮囊系统计算建模规模大，需要借助大规模计算平台,直升飞机防护系统
8、设计（国防973项目）,基于高性能计算的云计算应用系统,14,百万亿次运算能力将解决本省的计算需求！,3 建设中的中国教育网格“ChinaGrid”二期湖南大学校园 网格结点和“数值风洞”重点学科应用网格结点,同时可通过“ChinaGrid”使用全国达千万亿次的计算资源！,基于高性能计算的云计算应用系统,15,“数值风洞”网格应用包括建筑结构风工程和汽车风工程中两大类风洞试验的数值计算与模拟,计算标准高层建筑CAARC模型，网格划分为1.2*106，时间步长为5*10-4，使用曙光4000A超级计算机运行8000步耗时133个小时，多种工况下的计算周期必须用月来计算,吊杆发生严重的颤振,基于高
9、性能计算的云计算应用系统,16,4 ：地震灾变模拟研究,地震灾变模拟并行分布式算法研究,美国科学家模拟了1700年9级太平洋地震。总体积超过700万立方英里。频率达0.5赫兹，此频率尤对高层建筑产生破坏影响。,4,日本的“地球模拟器”模拟对东京发生的几次大地震对日本建筑结构的影响进行了成功的模拟，对今后可能地震进行预测。,基于高性能计算的云计算应用系统,17,5 网格环境下地震模拟支撑系统的关键理论技术（国家基金委“重大工程的动力灾变”重大研究计划项目）,基于机群的模拟支撑系统框架的体系结构 地震模拟支撑系统流程构建器,基于高性能计算的云计算应用系统,18,6 地震和冰灾模拟、天气预报高性能计
10、算,汶川地震,防灾减灾新技术是国家中长期科学和技术发展规划纲要的重点领域和优先主题,我国现有技术很难对地震进行实时 大范围精确监测与预警 地震监测和预警系统研发需要高性 能计算系统支持 高等学校科技创新工程重大项目“地震监测与预警网格系统关键技术”,基于高性能计算的云计算应用系统,19,高精度冰灾模拟和中尺度数值天气预报高性能计算,基于高性能计算的云计算应用系统,20,7 “并行地震数据处理与解释一体化系统”（与美国SHELL 石油公司和休斯顿地球科学学院的项目历时6年,总投 资400万,地震数据处理和显示系统已在美方试用）,gsurf网格显示结果 gsurf表面显示结果,基于高性能计算的云计
11、算应用系统,21,服务长株潭两型社会,参照高性能计算华南中心、上海超算、天津超算运行模式,8 基于超算的事务高效处理与服务,用户培训、科普宣传、应用开发、科学研究、人才培养,推动长株潭地区和湖南省的经济和社会发展。,以高性能存储、计算的服务为中心,为长沙数字动漫产业的发展提供计算支撑,基于高性能计算的云计算应用系统,22,为湖南省的“电子政务”、“数字地球”、 “数字环保”、 “数字工商” 以及 湖南省气象局和地震局、长沙地震局长沙是国务院确定的全国13个地震重点监视防御城市之一 等单位 提供高效信息和计算服务！,为湖南省内单位提供724的稳定运行,为湖南省的政府机关、大小企业单位及其它用户提
12、供安全易用的“云存储”和“云计算”平台，大幅减少IT投资！,基于高性能计算的云计算应用系统,23,1 某些应用在高性能计算平台上的效率不如PC机的效率！ 缺乏相应的如调度与任务划分、容错与性能评价等相应的中间件支撑软件支持，实际计算效果不满意！ 云计算已是研究热点，微软估计未来5年，基于云计算的市场规模将达到1万亿美元，将革新目前信息服务模式。 4 湖南和长沙市尚未有此方面的信息技术相关研究计划！,四 存在的问题与挑战,急需研发新的与应用相关的高性能计算支撑软件！,科大的天河计算机难以持续运行5小时！需研制并行可靠容错计算技术、算法和软件来支撑其计算与服务！,基于高性能计算的云计算应用系统,24,祝各位领导和专家 身体健康、春节快乐！,感谢长沙市政府长期以来对湖南大学发展建设的关心与支持,