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對于企業(yè)用戶而言，選購HPC集群系統(tǒng)，遠(yuǎn)比購買一臺PC，或是一臺普通服務(wù)器要困難得多。因此，如何對所欲購買的HPC系統(tǒng)進行科學(xué)的測試與評估，以便做出正確的購買決策，是企業(yè)用戶在使用HPC時所關(guān)心的第一個大問題。 與其它的公司采購不同，高性能計算集群系統(tǒng)的成功搭建在競標(biāo)過程中往往會增加評測的環(huán)節(jié)，很多用戶使用這樣的標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)高性能計算機的購買：Linpack(50Tflops)、處理器峰值速度(多少萬億次)等來測試HPC集群供應(yīng)商提供的單節(jié)點性能。

HPC集群系統(tǒng)的選擇指標(biāo)

Linpack是最常被提起的性能指標(biāo)，因為全球的HPC TOP500排行榜和中國TOP100排行榜都是以它為標(biāo)準(zhǔn)對HPC系統(tǒng)進行排名，企業(yè)用戶在選購HPC時也非常關(guān)心Linpack值，同時也由于中國近兩年來的HPC集群都創(chuàng)造了Linpack中國新高，因此更加引起了用戶關(guān)注。

不過這一僅僅注重硬件性能的說法早已遭受質(zhì)疑，英特爾中國服務(wù)器產(chǎn)品事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理顧凡曾多次堅持"超級計算機只是個工具，高性能計算應(yīng)當(dāng)回歸應(yīng)用"的觀點，而來自863高性能計算機評測室主任、清華大學(xué)計算機學(xué)院副主任陳文光教授也認(rèn)為，這兩個指標(biāo)還不是很夠，以峰值為導(dǎo)向的測試很有可能造成這與實際應(yīng)用不是很匹配，所以還要看應(yīng)用的性能。

陳文光介紹說，傳統(tǒng)的評測室僅在系統(tǒng)驗收階段進行測試，而全過程測試則是力求在設(shè)計和購買、實施與驗收等各個階段盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，減少損失，評測方案主要包括：評測設(shè)計方案是否滿足需求、購買什么樣的處理器、內(nèi)存多大等問題。

面向應(yīng)用的高性能計算測試：

購買評估的時候，系統(tǒng)還不存在：能否對處理器、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、存儲、功耗等都進行完整的測試？

首先請各家系統(tǒng)供應(yīng)商提供所構(gòu)建高性能計算機的一個節(jié)點進行測試，測試僅對處理器和內(nèi)存的選取提供指導(dǎo)意見，網(wǎng)絡(luò)存儲等指標(biāo)由其它輔助方法確定。網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在一般是40Gbps的Infiniband連接方案，但是是否全連接按照預(yù)算和使用模式來確定，I/O存儲按預(yù)算和應(yīng)用的I/O要求來選擇高端或者中高端產(chǎn)品。

應(yīng)用測試階段：選取哪些應(yīng)用進行測試？選取的標(biāo)準(zhǔn)使什么？如何把評測結(jié)果歸結(jié)為性能指標(biāo)？

選取思路：重要客戶的代表性應(yīng)用， 5-10個即可覆蓋一個高校網(wǎng)格計算的典型應(yīng)用。英特爾HPC架構(gòu)師陳健在接受筆者采訪時曾表示，這個步驟主要由用戶完成，畢竟最后的應(yīng)用肯定用戶最了解，現(xiàn)在一般在選擇應(yīng)用作為測試的石油行業(yè)應(yīng)用時，通常會選擇地震資料處理軟件GeoEast、Geodepth、GeoCluster等作為測試對象，主要的應(yīng)用是地震資料解釋、油藏模擬，而選擇的原則是真實、有代表性、可重復(fù)。

如何選擇處理器？

當(dāng)應(yīng)用確定后，也會進行相應(yīng)的處理器選擇。如果該用戶多以計算密集型應(yīng)用為主，那么英特爾至強5600系列服務(wù)器處理器會是一個很好的選擇，至強5600系列處理器采用32nm制程工藝，這是英特爾處理器中首批采用該工藝、并最多集成了六個內(nèi)核的芯片產(chǎn)品。除此之外，該系列處理器集成了上一代產(chǎn)品的智能計算特性，如使用英特爾睿頻加速技術(shù)、英特爾超線程技術(shù)等。

在具體的時鐘頻率和功耗方面，至強5600系列中高端四核型號的最高主頻可達3.46GHz，封裝功耗為 130w;高端六核型號的主頻可達3.33GHz，封裝功耗問95w。低電壓版的四核及六核處理器功耗僅為40w和60w，該系列處理器已經(jīng)成功打破12 項與雙路系統(tǒng)相關(guān)的性能紀(jì)錄。

而用戶如果多為內(nèi)存敏感型應(yīng)用，則可以選擇以至強7500為基礎(chǔ)搭建的胖節(jié)點進行測試。憑借相當(dāng)于至強處理器 7400系列8倍的內(nèi)存帶寬，以及每個處理器搭配的16根內(nèi)存插槽帶來的相當(dāng)于前一代產(chǎn)品4倍的內(nèi)存容量提升，至強7500系列在四路服務(wù)器平臺中能夠支持高達1TB的內(nèi)存容量，而整體性能平均比上一代產(chǎn)品提高三倍之多。

至強處理器7500系列是首款具備機器校驗架構(gòu)恢復(fù)功能的至強處理器產(chǎn)品，該功能可讓處理器與操作系統(tǒng)和虛擬機管理器協(xié)作，將系統(tǒng)從致命的錯誤中恢復(fù)出來。而此前此功能僅用于安騰處理器和一些RISC處理器產(chǎn)品中。

測試程序規(guī)模：可在一個節(jié)點上執(zhí)行，可以放在一個節(jié)點的內(nèi)存里執(zhí)行執(zhí)行時間大概在1000s左右，清華大學(xué)在氣象預(yù)報領(lǐng)域應(yīng)用多一些，選取這樣的應(yīng)用程序來測試，因為評測本身也與開銷，因此不用選取耗時過長的應(yīng)用。

測試技巧：采用相對性能法，將測試程序在一個參考系統(tǒng)上的執(zhí)行時間作為參考時間，將測試程序在待測系統(tǒng)上的執(zhí)行時間與參考時間的比值作為該測試程序在該系統(tǒng)上的性能;系統(tǒng)的整體性能為所有測試程序在該系統(tǒng)上性能的幾何平均。

陳文光教授認(rèn)為，對于這種評測應(yīng)當(dāng)避免理論峰值、Linpack性能等性能指標(biāo)的不足，根據(jù)實際使用的應(yīng)用程序來測試，測試單個節(jié)點可以對 CPU內(nèi)存選型給予很好的指導(dǎo)，對網(wǎng)絡(luò)的選取已經(jīng)有相關(guān)技術(shù)可預(yù)測并行程序的性能。

要點指標(biāo)：優(yōu)化及未來的移植成本

盡管本文所談的是HPC硬件的選擇，但是在選擇過程中絕不應(yīng)該放棄對軟件優(yōu)化以及軟件移植成本的考慮，陳健表示，HPC的選擇絕非硬件的單純增加，尤其如果要更換平臺的話一定要將軟件代碼以及軟件優(yōu)化、代碼移植的成本和日后應(yīng)用考慮進去。

考慮到全球超級計算機Top500榜單的分布優(yōu)勢，以及筆者對國內(nèi)能源行業(yè)的應(yīng)用狀況了解，擁有一套共用工具的英特爾架構(gòu)會是理想的選擇。

這套工具也是為什么在這期Top500榜單中基于英特爾處理器的系統(tǒng)能取得靠前的位置的一個原因。剛剛上任的英特爾公司高性能計算業(yè)務(wù)總經(jīng)理Rajeeb Hazra介紹說，如果大家也跟蹤過此前的Top500 的話就會發(fā)現(xiàn)，排名靠前的系統(tǒng)趨勢已經(jīng)從只跑一個應(yīng)用、負(fù)載一個應(yīng)用，到現(xiàn)在負(fù)載越來越多不同的應(yīng)用。

因為I/A架構(gòu)系統(tǒng)跨多個應(yīng)用程序的能力非常強，服務(wù)于多個不同應(yīng)用特征程序能力非常強。隨著TOP500排名靠前的系統(tǒng)會越來越多用于承載多應(yīng)用，IA架構(gòu)的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)出上升的趨勢。

英特爾有一個非常大的優(yōu)點就是能夠隨時傾聽用戶的聲音，無論是至強搭建的HPC集群還是MIC要解決的并行應(yīng)用，他們注意到了一個問題，那就是能不能提供一套工具，將這看起來不同的平臺上的應(yīng)用編程環(huán)境統(tǒng)一起來。

英特爾希望無論對至強還是一個集成眾核的架構(gòu)的用戶來說，用來進行代碼優(yōu)化、應(yīng)用調(diào)優(yōu)的是同一套工具，用來協(xié)調(diào)多核以及眾核的任務(wù)，前任高性能計算業(yè)務(wù)總經(jīng)理Richard Dracott認(rèn)為，"只有軟件這部分才是我們的核心價值，因為我們會幫助客戶用集成眾核的產(chǎn)品去適應(yīng)高度并行的應(yīng)用，并且在代碼方面付出極少的代價。"

而陳文光老師的測試方法也正好是"真實的應(yīng)用程序性能最重要"的體現(xiàn)，不過無論是哪種方法，根據(jù)實際性能選擇硬件都應(yīng)當(dāng)是最應(yīng)該被優(yōu)先關(guān)注的一點。