高性能计算机酷爱刀片

（记者刘学习）在高性能计算中，集群系统因为成本低而广受欢迎。集群中的节点机目前正从机架服务器大幅度向刀片服务器过渡，并在石油行业被广泛应用。

从今年7月开始，惠普开展了为期半年、涉及全国20个油田的高性能计算机应用巡展，石油行业用户对由刀片和集群构建的高性能计算机非常热衷，对这种高性能计算机所表现出的高性能、低能耗、易管理、易扩展等特性赞赏有加。

无独有偶，随着最新一期的全球最快计算机排行榜（TOP500）于11月30日出炉，专家关于刀片＋集群快速增长的预言成真。在TOP500中，采用刀片和集群架构的高性能计算机数量大幅增加，成为TOP500中增长最好的一种类型。惠普入围TOP500的系统中，95％是采用刀片服务器。

刀片保证投资回报

早在两年前，就有专家预言：未来的2～3年内，刀片式服务器将以其高服务器密度、敏捷式部署维护、全方位监控管理融合、高可扩展性与可用性，全面取代传统基于机架式服务器的集群系统，基于刀片式服务器的集群系统将得到大量应用。

事实表明，基于刀片服务器的集群系统的潜力正在逐渐释放。2006年的中国TOP100排行榜显示，超过70%的系统采用了集群体系结构，而值得关注的是，其中有26套是刀片服务器集群系统，惠普和IBM分别占有13套和11套。在这26套系统中，有17套用于石油勘探，6套用于网络游戏。

中国惠普有限公司副总裁，商用产品事业部总经理杨诺础认为：过去，用户大量采用基于PC服务器的集群系统，并在过去3～5年成为一个主流发展方向。不过在最近两三年，基于刀片服务器的集群系统开始大范围推广应用。在中国，石油行业是采用刀片服务器最多的一个行业。

在分析形成这一趋势的原因时，江汉油田勘探开发研究院计算机中心的总工程师罗忠辉认为，刀片服务器作为一种高可用高密度的低成本服务器平台，在高密度、易扩展和低成本方面都更适合地震资料处理等石油行业的关键应用需求；同时，刀片式服务器集群节点密度高于传统的1U机柜，占地面积更少，可以在有限的空间整合巨大的运算能力，即使在未来增加更多的节点，也不需要考虑机房空间问题；在通风、耗电等方面，比1U机柜更适合地球物理的应用；在密集型的高性能计算中，刀片式服务器在布线和相互连接方面比传统的机架式服务器又有很大的改进。

而杨诺础认为，石油行业在IT应用上与大部分行业不一样的地方是更重视投资回报，IT应用与企业的回报率直接挂钩，勘探的一个误差会导致几十万美元的成本增加。采用刀片构建集群系统，可以降低风险成本，IT投资回报率比较明显。

两大典型应用

在中国，高性能计算机应用已经有十多年的历史，用户在选择适合自己的系统上更显理性。相比用机架式服务器构建HPC，用刀片构建HPC具有更多优势：它可以节省机柜空间，系统密度高；节省电力，刀片系统的能耗明显比机架系统低；容易部署和管理，刀片采用模块化架构，需要就可以插入，没有太多的线缆，都在机架内完成；集成了网络设施，可以配置10G光纤通道与Infiniband等。

在中国石油行业，两大基于刀片的集群系统广受好评。第一个集群系统是部署在大庆油田公司勘探开发研究院的刀片服务器集群地震资料处理系统。该系统采用惠普开发出的刀片服务器架构，集成了692台惠普第三代服务器产品——HP BL20PG3、HP DL380G3和HP DL580G3三种服务器，选用了1432个Intel 至强CPU，其峰值浮点计算能力超过 9.8万亿次，位居中国刀片服务器集群系统榜首，是国内处理规模最大的地震资料处理系统。该处理系统用于大庆探区地震资料的高分辨目标处理和叠前偏移处理，使大庆油田公司勘探开发研究院具备了二维地震资料目标处理2万公里、三维叠前偏移处理1万平方公里的年处理能力。

刀片服务器集群系统采用惠普的刀片服务器架构。整个系统由常规计算节点、偏移计算节点、管理节点、I/O节点、核心交换网络和管理网络组成，并安装了Redhat Linux AS 3.5版本操作系统、CMU和SIM集群管理及监控等系统软件，利用惠普公司开发的iLO高级管理技术，实现服务器集群的远程管理。常规计算节点采用200多台HP ProLiant BL20pG3刀片服务器，千兆网络端口直联，安装在6个机柜中。HP ProLiant BL20pG3采用2个Intel 至强3.4 GHz DP处理器。而偏移计算节点则采用400多台HP ProLiant BL20pG3。

另一个典型系统部署在中国地球物理界最大的专业服务公司——中国石油集团东方地球物理公司研究院大港分院。大港分院采用了HP高性能计算集群系统，以HP刀片式服务器作为计算节点，实现二维常规处理12000公里、三维常规处理6000平方公里、迭前偏移处理3000平方千米的年处理能力，使大港分院地震资料处理能力和处理水平大幅度提升。

大港分院选用了由HP提供的包括硬件和软件在内的整套高性能计算方案，包括119个HP ProLiant BL20P节点、14个基于Intel至强处理器ProLiant DL380G2作为I/O节点，以集群技术组成超级并行计算机作为地震资料处理的主机系统，共131个节点，262个处理器，整体计算能力实现浮点计算达1.4万亿次/秒。

在整套系统中，硬件系统包括：I/O节点采用主频为3.06Hhz的HP ProLiant DL380G2 2U机架式服务器，计算节点采用主频为2.8Hhz的HP ProLiant BL20pG2刀片式服务器，监控分发节点采用HP ProLiant DL380G2 2U机架式服务器，物理节点采用HP ProLiant DL360 1U机架式服务器，互连网络系统采用HP ProCurve Switch 高性能网络交换机，每套PC-Cluster计算机系统由两个网络系统组成，一个为高性能的千兆以太网传输数据信息，一个为10/100快速以太网传输管理控制信息；存储系统采用HP Smart Array机群阵列盘柜。

管理和服务最被看重

那么，用户选择刀片的标准是什么？江汉油田勘探开发研究院计算中心总工程师罗中辉指出，用户最看重的是管理和服务。大港分院副总工程师兼计算机服务中心主任张武斌也认为，以刀片服务器为节点的高性能集群系统试运行以来，最大的感觉之一就是系统管理方便了。HP提供的集群系统管理软件Cluster Management Utility管理功能全面，还具有远程管理特性，使用户能够在任何终端管理集群系统，查看机器的运行状况。“现在，我们在自己的办公室里就可以管理这套系统，不必再跑到机房了，非常便捷。”

集群系统管理软件Cluster Management Utility（CMU）是一个Beowulf Cluster系统环境下的管理软件，它提供了友好的图形用户界面。比如，CMU使用了RILOE板并集成了iLO的特性，使远程文本控制台在服务器的所有状态下均可远程控制服务器电源。无论服务器处于何种状态，远程BIOS设置借助独立于CMU的WEB浏览器，远程访问图形控制台。由于CMU具有将一个节点的系统磁盘分区克隆到其他集群节点的能力，能够避免对集群中各节点进行系统安装或配置所带来的耗时、费力的工作，这一特性使大港分院能够在3天内就完成了集群系统的安装。

同时，HP ProLiant刀片服务器配置了HP Insight Manager 7，这一基于Web的企业管理控制台，可以通过Insight Manager管理所有的刀片式服务器，而且还能管理存储、电源、打印机等。管理人员能够高效、低成本地管理和控制数据中心的数百台服务器。

服务方面，按照惠普金牌服务标准，惠普还为大庆油田的系统项目专门定制了用户服务支持解决方案，配备了由高级技术专家组成的服务支持团队，制定了切实可行的维护支持预案，设立了备件中心，在大庆派驻了一名系统工程师为项目提供服务支持。在系统安装集成、系统性能优化和应用系统试运行的各个阶段都有技术专家到用户现场服务，从而保证了刀片服务器集群地震资料处理系统的顺利投产。“具有行业应用经验的专业人员参与项目的实施，在项目实施过程中与用户、厂商紧密合作，解决大型项目实施过程中出现的各种问题，这是用户最看重的。”罗中辉说。