用戶HPC選型，最重視什么?毫無疑問是性能。用戶部署HPC就是需要超高的計(jì)算性能。當(dāng)然，HPC系統(tǒng)的高可靠性、易維護(hù)性以及價(jià)格和功耗成本，也是用戶會關(guān)注的重要因素。

　　超算的核心目：極致性能

　　集群的規(guī)模、互聯(lián)架構(gòu)和集群的效率是決定性能的三個(gè)關(guān)鍵因素。

　　集群規(guī)模，也就是CPU、內(nèi)存等硬件的數(shù)量，是決定性能的重要因素。同時(shí)，集群的架構(gòu)，也即總線連接和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，也是決定了整體性能的高低。最后，集群的效率，也是影響HPC系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。

       12年曙光做的星云(Nebula)超級計(jì)算機(jī)曙光5000A，發(fā)布的是星云系統(tǒng)峰值為每秒3000萬億次(3PFlops)計(jì)算性能，但效率其實(shí)只有40%左右。目前，業(yè)界對CPU、內(nèi)存等硬件的利用率，已經(jīng)能夠到80%左右。

　　在從用戶視角來看：集群規(guī)模受限于機(jī)房空間，雖然目前出來很多立體機(jī)房，機(jī)柜可以疊加，但空間仍然有效。在機(jī)房空間固定的情況下，集群規(guī)模是受限制的，CPU等硬件數(shù)量無法持續(xù)提升。同時(shí)，用戶的預(yù)算有限制，同時(shí)，存儲有限制，硬盤可以用8T，未來用10T12T，但最終空間也是有限。

　　大部分用戶都會使用風(fēng)冷的技術(shù)，風(fēng)冷比較簡單。這時(shí)機(jī)房的PUE能夠1.5-3左右。而在空間有限、節(jié)點(diǎn)有限的情況下，其實(shí)利用水冷，可以做到更高的密度，更好的效率。

　　同時(shí)，機(jī)房有功率的限制，同時(shí)機(jī)房里還有大量的和能源相關(guān)的設(shè)備，比如UPS，因此從功耗的角度來設(shè)計(jì)，去除UPS等附屬硬件，PUE值能夠大大縮減，做到1.1-1.25。

　　效率和使用的處理器、主板都有關(guān)系。但我們必須從另外的角度來考慮，也就是從電源使用的角度。目前，有效使用電能(50%負(fù)載最優(yōu))需控制計(jì)算隊(duì)列。水冷的目的是更多將電能用來進(jìn)行計(jì)算處理，來提高計(jì)算性能!

       如果把某一些端口，直接換成銅纜，傳輸率是一樣的。但可以極大降低功耗，比如每個(gè)交換機(jī)節(jié)省100w，16個(gè)交換機(jī)的節(jié)省，可以達(dá)到額外增加4個(gè)節(jié)點(diǎn)，極大的提高性能。 

　　什么場景下可用水冷?

　　用戶以提升計(jì)算性能、計(jì)算效率為核心需求。也就是關(guān)注性能，而不是關(guān)注價(jià)格。畢竟水冷會比風(fēng)冷更貴一些。

　　同時(shí)，用戶有室外空間來放置水冷設(shè)備，同時(shí)，機(jī)房基建與計(jì)算集群同步建設(shè)的環(huán)境。如果已經(jīng)有風(fēng)冷的設(shè)備了，再拆掉重新布置水冷，就有些不值了。

　　使用水冷的用戶，大部分都是機(jī)房空間有限、供電有限的用戶。因?yàn)樗淇梢源蟠筇岣呙芏龋瑫r(shí)降低電力消耗。

　　在水冷的項(xiàng)目里面，目前有很多國外的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

　　比如無冷凝水冷的溫水二次利用。對于高校、政府等用戶來說，水冷可以變成供暖的水。在集群規(guī)模夠大的情況下，水冷系統(tǒng)可以產(chǎn)生高于65攝氏度的熱水，在循環(huán)之后，當(dāng)水溫低于45度，又可以再次利用。

　　另外，利用Absorption Chiller吸附式冷凝機(jī)。水冷主機(jī)不需要供電，也即是零功耗，就可以實(shí)現(xiàn)溫水的二次循環(huán)散熱，而且整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到50KW的大功率。

　　聯(lián)想水冷技術(shù)應(yīng)用全球

　　聯(lián)想是HPC最先走出國門的企業(yè)，為眾多世界級超算中心提供產(chǎn)品方案和技術(shù)支持。比如在歐洲最大的學(xué)術(shù)性數(shù)據(jù)中心之一——萊布尼茨超級計(jì)算中心里，聯(lián)想幫助他們打造了11000個(gè)節(jié)點(diǎn)的SuperMUC直接水冷超級計(jì)算集群。該集群峰值計(jì)算速度達(dá)到9千萬億次每秒，向整個(gè)歐洲的研究人員提供超級計(jì)算資源，研究領(lǐng)域包括天體物理、生命科學(xué)等。

　　除了在性能上的提升以外，因?yàn)椴捎昧寺?lián)想首創(chuàng)的45度溫水水冷技術(shù)，新的集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了1.1的PUE值，遠(yuǎn)低于1.5-3的業(yè)界一般水平。聯(lián)想讓客戶5年整體電費(fèi)下降37%——從2760萬歐元降至1740萬歐元，節(jié)省了超過1000萬歐元。

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　　(SuperMUC占地示意圖，圖中橘黃色管線是水冷管)

　　除了萊布尼茨超算中心，聯(lián)想在歐洲也幫助西班牙巴塞羅那、意大利博洛尼亞CINECA等眾多客戶搭建了世界級超算系統(tǒng)。在全球高性能計(jì)算Top500排名中，聯(lián)想以99套連續(xù)兩年保持中國第一、全球第二的位置。我們的超級計(jì)算機(jī)，服務(wù)全球各個(gè)國家的客戶，在高能物理、生命科學(xué)、氣象、海洋、環(huán)保，航空航天、石油勘探、智能制造和互聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域，助力客戶業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

　　最近，聯(lián)想利用水冷技術(shù)，最近中標(biāo)了北京大學(xué)的超算中心項(xiàng)目。這是全國第一個(gè)應(yīng)用水冷技術(shù)的超算中心，它不僅僅能夠提供超級高的計(jì)算性能，同時(shí)也將為學(xué)校和國家節(jié)省大量的能源。

　　結(jié)語

　　如果簡單來看，HPC系統(tǒng)性能和功耗很多時(shí)候是對立的。因?yàn)楣牡土耍阅軙艿接绊憽５ㄟ^水冷，不但做到了節(jié)能環(huán)保，更是對于計(jì)算性能的極致提升。