HPC案例:中国传媒大学高性能计算这五年

故事开始于2006年6月，中国传媒大学正式立项建设一个高性能计算平台，就在五年之后的今天，中国传媒大学高性能计算中心已经有了三套HPC集群系统，并成功地从HPC系统的应用者转变成研究者，引领着传媒领域HPC的发展方向。中国传媒大学的高性能计算之路经历了怎样的坎坷?又有哪些成功的心得?

▲中国传媒大学高性能计算中心主任鲁永泉博士(中)、中国传媒大学高性能计算中心副研究员高鹏东博士（左）

　　为进一步分享中国传媒大学在高性能计算中心建设方面的经验和心得，IT168记者采访了中国传媒大学高性能计算中心主任鲁永泉博士、中国传媒大学高性能计算中心副研究员高鹏东博士，就高性能计算在传媒领域应用的相关话题进行交流。

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　　对HPC的需求

　　在谈到中国传媒大学高性能计算中心的建立背景时，鲁永泉博士介绍道，一方面，随着数字高清电视的全面推广，原始视频超大的视频数据量对节目制作、播出、存储和资产管理等环节提出了新的需求??高宽带、大数据量的实时处理能力;另一方面，随着中国传媒大学向综合性大学转型，学校开展了大量基于高性能计算的科研项目，涉及到数字内容管理、视频图像检索、高清数字电视编码以及大规模电磁场仿真等研究领域。

　　在上述背景之下，中国传媒大学于2006年6月正式立项建设一个高性能计算平台。系统建成后不仅满足了传统大规模电磁仿真计算的要求，还为学校开展数字内容管理、视频图像检索、数字高清电视压缩编码、动画制作以及游戏设计等研究项目提供强有力的支持。

　　HPC系统选型和使用心得

　　“当初参与投标的品牌很多，国内外主流的厂商都参与了，各自都提交了方案建议书。我们也进行了认真的比较，并进行了相应的测试。”鲁永泉博士回忆道，在选择的过程中主要是基于大规模电磁仿真应用的测试结果，以及对于HPC方案的综合考量。

　　之所以会选择Dell提供的方案，鲁永泉博士指出主要出于两个方面的原因：一方面，当时最主要的一个应用就是大规模电磁仿真，这是一种纯数值计算类型的应用。测试结果表明，DELL公司推荐的“Intel 处理器+ Intel 编译器+ Intel数学库”方案在性能上具有较大优势。

　　另一方面，DELL公司提供的解决方案也是所有厂商中最完备的。在计算节点、消息交换网络、存储系统等方面考虑得比较周到，而很多其他的参与厂商的方案都是系统集成商提供的，在方案的可行性和合理性上有所欠缺。“尽管在招标过程中，DELL公司的报价并不是最低的，但我们依然选择了DELL。”

　　高鹏东博士补充道，国内高性能建设有一个通病：很多老师都过于强调硬件，甚至于只追求计算结点的数量，而忽略了网络、存储系统的建设，在软件方面更是如此，尤其是集群的管理软件。高鹏东博士表示，“戴尔的方案在提供管理软件的同时，还提供了后期的服务，如果没有这样的管理软件和后期服务，要使用这样的超级计算机，即使是对于计算机专业毕业的学生来说都很难，更别说非计算机专业的学生了。”

　　谈到系统的运转情况和使用感受时，鲁永泉博士用了一个很通俗的词来形容??皮实。“高性能计算中心的第一批服务器是成立初期购买的，至今已经5年多了。在这5年中，机房空调多次出现故障，导致机房温度高达50多度，甚至于主板上的焊锡都出现熔化的现象，但空调修复后，服务器依旧运转正常。5年来，所有DELL服务器的主要部件均没有出现过任何故障。实践证明，DELL的服务器还是很‘皮实’的。尽管第一批机器已经超期服役，但目前健康状况依然良好，还将继续为我校服务。”

　　应用现状

　　高鹏东博士介绍道，中国传媒大学目前有三套并行集群系统，包括“十一五”期间建成的中国传媒大学高性能计算平台，和另外两套自主开发的小型并行集群系统。

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　　其中，高性能计算平台主要为全校师生提供一个公共的计算服务平台，面向全校的教师和博士、硕士研究生开放，为他们进行科研和教学相关的活动提供强有力的支撑。目前部署的专业应用所涉及的研究领域包括电磁仿真、动画渲染、高清视频编解码、基于内容的图像检索等。

　　两个小集群系统主要供中心内部研究人员使用。其中一个作为开发环境，为中心所开展的各项研究开发工作提供必要的条件;另外一个作为系统测试，在这个系统上配置了各种主流的网络和存储设备，通过这个系统可以模拟绝大部分的用户使用环境，在第一时间重现用户所遇到的各种问题。

　　在有了自己的高性能计算平台之后，中国传媒大学高性能计算中心针对集群计算、网格计算、高性能计算方法和高性能计算应用四个方面进行了深入研究，先后承担了国家科技重大专项、国家高新技术产业化项目、北京市自然科学基金项目等各类课题30余项，发表论文40余篇，其中SCI、EI检索32篇，并取得一系列重要的科研成果。多项研究成果还都已经实现了产品化，主要包括：小型化高性能计算平台、COMS集群优化管理系统软件、GAMS网格应用管理系统、GEMS三维全波并行电磁仿真软件。

　　当然，这些成绩的取得也不是一帆风顺的，在研究过程中也遇到了不少的挑战，比如说场地、资金、人员等等。鲁永泉博士回忆道，当时遇到的一个很大的挑战就是缺乏能够满足应用需求的系统软件。中心成立初期，采用的是国外某知名公司的集群管理软件。在使用过程中，与国内的应用需求有较大差距，也不提供个性化的定制，没有本地化的技术服务，只能通过国际长途或者电子邮件向该公司国外的技术人员寻求支持，使得集群系统的管理和维护难度加大。这也正是促使中国传媒大学由高性能计算集群系统的使用单位转变为研发单位的主要原因之一。

　　HPC在传媒领域的应用趋势

　　相对于气象、地震、石油等领域来说，高性能计算在传媒领域的应用起步较晚，鲁永泉博士强调，“在国家大力发展文化创意产业的时代背景下，高性能计算技术在动漫渲染、3D电影、虚拟现实、媒体资产管理等领域得到了广泛应用。最初的应用主要集中于动漫渲染。目前正在发展的应用主要包括：基于内容的海量图像/视频检索、高清视频的实时编码、虚拟现实应用等。”