項目介紹

    國家超級計算中心IT4Innovations是捷克共和國VŠB——奧斯特拉瓦技術(shù)大學(xué)(VŠB-TUO)中的一個研究機構(gòu)，由歐盟運作項目“創(chuàng)新研究與開發(fā)”資助。來自捷克共和國各大主要科研機構(gòu)的數(shù)以百計的研究人員在利用該中心進行計算工作。自2011年起，IT4Innovations便加入了享負(fù)盛名的歐洲PRACE超級計算中心網(wǎng)絡(luò)，為來自歐洲其他國家的研究人員提供計算資源。

挑戰(zhàn)

    IT4I國家超級計算中心正在建造一臺獨一無二的超級計算機，用以支持該中心的用戶所進行的前沿計算研究。這臺超級計算機由兩部分構(gòu)成：一部分是從2013年6月投入運行的集群計算機系統(tǒng)Anselm，另一部分是將于2015年初投入運行的更大規(guī)模的集群計算機系統(tǒng)，后者有望躋身于全世界超級計算機一百強榜單。

    Anselm系統(tǒng)現(xiàn)已是捷克最大的集群計算機系統(tǒng)，它作為DECI TIER-1系統(tǒng)，是PRACE的一部分。有關(guān)這些系統(tǒng)的詳細(xì)信息，請訪問www.it4i.cz/hardware/en。

    IT4I國家超級計算中心主要有六個研究方向，分別使用計算流體動力學(xué)(CFD)和有限元分析/有限元法(FEA/FEM)等方法處理多種計算問題，包括實時交通分析/管理、洪水建模/預(yù)測、空氣污染建模/預(yù)防、分子動力學(xué)仿真和新材料建模等。

    面對形形色色的用戶和應(yīng)用，IT4I意識到他們需要為超級計算中心用戶提供一種可靠、高性能的作業(yè)負(fù)載管理產(chǎn)品。在采購過程中，IT4I要求提供高級作業(yè)調(diào)度程序和資源管理器以及高級應(yīng)用分析工具。在硬件供應(yīng)商Bull的投標(biāo)中，捆綁了滿足這些要求的產(chǎn)品。

    在采購過程中對于作業(yè)負(fù)載管理器設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)是：較高的計算資源效率和利用率；穩(wěn)健的批量作業(yè)和交互作業(yè)運行；支持使用GPU/協(xié)處理器卡進行節(jié)點調(diào)度；支持作業(yè)依賴性和作業(yè)陣列；確保操作的容錯性和高可用性；具有用于調(diào)度與作業(yè)執(zhí)行的靜態(tài)和動態(tài)資源，包括軟件許可證等外部動態(tài)資源；支持資源預(yù)留；支持回填；可向用戶通知作業(yè)生命周期事件；可對用戶/用戶組和資源進行限制或定額配給；擁有記錄完備的高質(zhì)量API，支持C和Python等常見編程語言；以及許多其它特定技術(shù)要求。

    “無疑我們需要一款高質(zhì)量的調(diào)度程序——所有的超級計算中心都需要這樣的程序，因為確保資源利用率達到最高是計算中心成功的關(guān)鍵，”計算中心主任Martin Palkovi說道。“當(dāng)你投入如此多的時間、資源和精力來打造一個超級計算系統(tǒng)來支持?jǐn)?shù)以百計的用戶需求時，就應(yīng)當(dāng)確保作業(yè)負(fù)載管理系統(tǒng)可靠無誤，能夠提供你需要的性能。”

    “PBS Professional實施起來迅速簡單，使用戶可以快速投入工作，具備了我們對調(diào)度程序所要求的強大商用功能。此外，Altair提供的高水準(zhǔn)支持正是我們這樣的機構(gòu)極度需要的。”

Branislav Jansík

IT4I超級計算服務(wù)部總監(jiān)

IT4I國家超級計算中心內(nèi)的集群計算機系統(tǒng)

解決方案

    IT4I國家超級計算中心使用PBS Professional管理其新型Bull超級計算機，該超級計算機由200多位計劃用戶所共享。PBS Professional易于實施和使用，具有極高的可靠性，這些都是使其脫穎而出的關(guān)鍵優(yōu)勢。該中心還采用了PBS Analytics，并計劃隨著集群機使用規(guī)模的擴大，對更多的產(chǎn)品進行考察評估。

    為滿足調(diào)度程序的嚴(yán)格采購要求，Bull的專家對很多商用開源產(chǎn)品進行了評估，最后決定推薦Altair PBS Professional®作為作業(yè)負(fù) 載管理器。

    “要實現(xiàn)高質(zhì)量大規(guī)模的作業(yè)負(fù)載管理，PBS Professional是極佳的選擇，”Bull的ISV聯(lián)盟主任 Olivier David說道，“我們將PBS Professional和bullx超級計算機套裝緊密集成，配以經(jīng)過優(yōu)化的bullxMPI，可保證用戶應(yīng)用在bullx超級計算機上的高效利用。Bull和Altair兩家公司長期以來都為HPC市場呈獻了很多廣受贊譽的解決方案，這次聯(lián)袂為客戶提供的解決方案不但彰顯了高性能和高穩(wěn)健性，而且適用于規(guī)模龐大的配置。”

    IT4I超級計算服務(wù)部總監(jiān)Branislav Jansík對該決策進行了肯定，他說：“我們有很多選擇，但是PBS Professional提供的解決方案是最為先進成熟的方案之一，我們很高興Bull選擇在其產(chǎn)品中使用這款調(diào)度程序。”

    Jansík補充道：“我們已經(jīng)能夠熟練使用PBS Professional對我們在大學(xué)的HPC集群進行作業(yè)調(diào)度。不過，由于我們現(xiàn)在運作的系統(tǒng)的規(guī)模巨大，我們想要重新開始，讓供應(yīng)商提供的新系統(tǒng)能夠搭載他們能想到的最好的調(diào)度程序。令人高興的是，PBS依然脫穎而出。”

    憑借以往使用PBS Professional的經(jīng)驗，IT4Innovations超級計算服務(wù)部的專家為所需的新調(diào)度程序定義了功能標(biāo)準(zhǔn)。Branislav Jansík解釋說：“PBS Professional在功能性上設(shè)定了一個高標(biāo)準(zhǔn)，我們選用的調(diào)度程序在功能上至少不能遜于此標(biāo)準(zhǔn)。”

    最終，由于PBS Professional易于實施和使用，供應(yīng)商決定選擇PBS Professional。“PBS Professional易于安裝和使用，而且它能滿足我們?nèi)�部的功能要求�?rdquo;Branislav Jansík說道，“現(xiàn)在我們的用戶可以完全依靠這套作業(yè)負(fù)載管理系統(tǒng)，而我們可以充滿自信地應(yīng)對系統(tǒng)規(guī)模的擴張。”

    目前，該中心的所有研究人員都使用PBS Professional來分配和利用Anselm超級計算機的計算資源，Anselm是Bull提供的一款x86集群計算機，運算速度峰值約為94萬億次浮點運算/秒。

    PBS Professional由Bull以預(yù)安裝的形式提供，所以中心的用戶可以迅速開始工作。IT4I能夠在項目初期階段分析用戶和運行需求，然后根據(jù)用戶的需要對該產(chǎn)品輕松地實施定制。

    “有了PBS Professional，我們可以快速創(chuàng)建插件和序言/結(jié)語腳本，確保最佳資源使用率，增強安全性以符合規(guī)范要求，并使計算節(jié)點在作業(yè)使用后仍保持原始、一致的狀態(tài)，”IT4I超級計算服務(wù)部副總監(jiān)兼高級管理員Filip Staněk說道。“為滿足客戶需求，我們需要完成高度復(fù)雜的定制工作，而PBS Professional讓這些變得易如反掌。”

    IT4I國家超級計算中心還實施了PBS Analytics，該軟件隨解決方案進行預(yù)安裝，用于用戶分析和報告。“對于每個超級計算中心來說，有必要準(zhǔn)確掌握用戶和項目所消耗的分配資源并相應(yīng)地收取費用。PBS Analytics 提供的高級分析和報告功能可讓我們更好地了解資源使用細(xì)節(jié)和項目未來的負(fù)載，”Martin Palkovi說道。

結(jié)論

    用IT4I國家超級計算中心管理員的話來說，選擇PBS Professional最大的好處在于操作人員能夠迅速輕松地適應(yīng)和使用這款程序。“用戶可以很快熟悉并上手使用PBS Professional，”Filip Staněk說道，“我們清楚，是Altair讓我們有機會獲得一流的支持服務(wù)，而這也是PBS Professional與SLURM或Torqueover等開源替代產(chǎn)品相比所具有的獨特優(yōu)勢。”

    目前，在IT4I國家超級計算中心的用戶中，有超過100名活躍用戶只通過PBS Professional這一種途徑分配和使用集群計算資源。Anselm集群上每天都要安裝新的應(yīng)用程序，所以該中心計劃對Altair的其它技術(shù)進行評估，以備未來擴展之用。

    PBS Professional運行的大部分應(yīng)用程序均為用戶編寫的代碼，或是像OpenFOAM、ParaView和Octave這樣的開源軟件。但系統(tǒng)中現(xiàn)已部署了ANSYS、EnSight、LS-DYNA、MATLAB和COMSOL等商用軟件。除此之外，該中心還計劃部署VASP、Wien2K等其它軟件。

    該中心主管Martin Palkovi說道：“我們確信PBS Professional就是我們超級計算系統(tǒng)的正確選擇。”

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本文標(biāo)題：PBS Professional助力捷克國家超級計算中心的作業(yè)負(fù)載管理

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