南京师范大学 打造高科技与智慧的未来标志

戴尔科技集团 2019/07/10 14:18

南京师范大学地理科学学院与戴尔易安信合作,为全息地图地理 信息资源开发与利用实验平台构建高性能计算和VR展示能力, 计算能力达到160万亿次/秒。收益:浮点计算能力达到160万亿次/秒、支持国家重点研发专项项目的第一课题研究、支持世界先进水平的地球系统模式研究、预估未来100年不同经济发展情景下陆地表层关键、要素的演变特征、解决关键科学问题,实现关键耦合参数的映射与关联体系建立、全面展现研究成果。


客户背景需求

全面推进全息地图项目研究,构建高效的HPC系统、VR展示系统、数据交换和存储系统,为海量传感器获取的非结构数据,包括声、光、电、磁数据,以及时空泛在信息的实时获取和聚合,提供低延时、高并发、高密度、高性能计算支持。同时引入超融合解决方案,实现全息地图的VR展示。


方案价值

地图是改变世界的十大地理思想方法之一,是人类认知空间的工具,随着社会经济和科学技术的发展,用户需求多样化和个性化趋势日益凸显,用户对服务体验的要求也越来越高,在这种背景下,地图正向着三维空间、实时动态、全要素、全信息、全内容及地理规律表达的方向发展。声、光、电、磁以及时空泛在数据的获取、存储、分析、表达与服务,是当今地理学与地理信息科学发展的优先领域。如何采集、存储、分析和展现这种新型的全息地图,是当前地理信息资源开发与利用的热点和前沿课题。

面对这一重大研究问题,南京师范大学地理科学学院(以下简称“南师大地科院”)和江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心构建了“面向全息地图的地理信息资源开发与利用实验平台”, 开展了一系列前瞻性研究,包括声、光、电、磁数据采集与融合方法研究、时空泛在信息位置聚合与内容服务、全息地图时空动态符号可视化与多模态 表达与制图服务、全息地图集成建模与数据管理系统、全 息地图交互与展示系统、全息地图分析与服务系统等。


与戴尔易安信合作,浮点计算能力达到160万亿次/秒

南师大地科院以往所采用的计算集群虽然已具备部分计算与存储能力,但是难以支撑面向全息地图的地理信息资源开发与研究工作,一方面原有计算集群无法为具有声、光、电、磁数据和泛在数据处理提供有效的计算服务,另一方面集群在设计架构上仍是传统的抢占式任务模式,只能处理结构化数据,不具备实时流数据处理能力,无法支持声光电磁实时传感器数据接入和泛在数据处理。

经过全面考察,南师大地科院与戴尔易安信合作,构建了一个高性能计算集群HPC系统。该HPC采用40套Dell EMC PowerEdge C6420 作为计算节点,未来可扩展到150个节点,HPC网络采用英特尔 100Gb、64ports Omni-Path H9106交换机, 管理节点采用Dell EMC PowerEdge R540服务器,GPU处理节点采用PowerEdge C4140,PowerEdge R740作为I/O节点。存储系统采用了2套PowerVault MD3460,总容量达到480TB,未来可扩展到5PB的水平。Dell EMC PowerEdge C6420采用了英特尔®至强®金牌6126F处理器,该处理器计算主频为2.6GHz,最大睿频频率为3.7GHz,缓存达到19MB,支持6条内存通道,最大支持768GB内存,采用14纳米制作工艺和64位CPU架构,拥有12个计算核心,支持24个线程,整个集群的浮点计算能力达到160万亿次/秒。

集群网络采用英特尔OPA全路径架构,该架构是面向高性能计算集群的全新架构,一方面让每条链路的速度达到每秒100Gb,另一方面内置纠错码(ECC),在确保数据传送高效的同时,提升了网络链路层的可靠性。OPA内置服务质量(QoS)机制,确保了高级别的数据包的传送效率,而同时又确保了其他数据的传送可靠性。其主机光纤接口(HFI)每秒可以处理1.6亿个消息,交换延迟低于110纳秒。 


Dell EMC HPC方案支持国家重点研发专项项目的第一课题研究

在具体的应用实践中,国家重点研发专项项目“气候多尺度变化与年代际重大事件的归因及预估”的第一课题“历史时期年代际气候变化特征与驱动机制”研究采用了Dell EMC的高性能计算平台。目前,项目研究团队成员能够熟练掌握地球系统模式CESM在高性能计算集群系统上的移植、升级和改进,自主研发的区域模式系统RIEMS2.0已在东亚区域气候变化模拟中得到了广泛的应用,为东亚地区气候模拟提供了强有力的支撑。


支持世界先进水平的地球系统模式研究 

Dell EMC高性能集群帮助客户完成了多组面向过去2000年全球气候数值模拟试验计算任务,具体包括太阳辐射、火山活动、土地利用、温室气体等敏感性试验;自然因子、人为因子组合试验;太阳常数为1360.9 W/m2条件下的控制试验;太阳辐射、火山活动、温室气体、土地利用共同驱动的全强迫试验的计算任务。构建了NCAR代表世界先进水平的地球系统模式,实现了全球大气、海洋、陆面、海冰、陆冰的全耦合。


预估未来100年不同经济发展情景下陆表关键要素的演变特征

基于Dell EMC高性能计算集群,南师大地科院有力推动了陆地表层关键要素对全球变化的响应模拟及预估项目研究,研究人员运用集成地球系统模式展开陆地表层关键要素相互作用的模拟试验,对不同人文要素进行降尺度处理,基于网格化中国区域陆地表层关键人文要素数据集,不断改进集成地球系统模式对人文因素的模拟。基于敏感性分析,识别集成地球系统模拟中的敏感人文集,改进和完善相应过程的参数化方案。开展基于自然、人文要素驱动的集成地球系统模式与其他模式的比较研究,预估未来100年不同经济发展情景下陆地表层关键要素的演变特征。


解决关键科学问题,实现关键耦合参数的映射与关联体系的建立

同样基于Dell EMC高性能计算集群,在如何进行地球系统模式与人类活动模型耦合的关键科学问题方面,实现了关键耦合参数的映射与关联体系的建立。研究人员面向碳循环过程,建立耦合变量之间的映射与关联关系,通过CLM植物生长模块,GCAM农业土地利用模块,完成了从光合作用、植被碳库、土壤碳库、到农业供应、农业需求、政策和市场的全面化研究。


引入Dell EMC VxRail超融合与Isilon数据湖方案,构建虚拟现实VR平台,全面展现研究成果

南师大地科院引入了4节点Dell EMC VxRail E560超融合系统和4节点Dell EMC Isilon  A200数据湖系统,为研究团队提供了一个VR虚拟现实的成果展示平台。平台采用横向可扩展架构,未来只要添加节点即可实现无缝的系统升级,可以高效满足南师大地科院未来研究业务发展的需求。

之所以选择Dell EMC VxRail超融合解决方案,南师大地科院相关项目负责人表示,VxRail部署十分快捷,采用Web向导一键安装方式,即可在30分钟完成部署。同时,IT人员仍可以采用Vmware Vcenter Web Client管理集群,不需要切换管理平台,管理维护更易上手。此外,该项目负责人还表示,VxRail功能齐备,自带VSAN和Vcenter许可。同时,RP4VM可对虚拟机进行连续性数据保护,可达到RPO为0的高等级保障水平,LogInsight为IT人员提供可靠的监控服务,CloudArray提供公有云接口和空间,为未来实现混合云提供了支撑。此外Isilon数据湖方案提供多协议访问机制,减少了南师大地科院虚拟现实、增强现实展现的应用开发周期,可以让IT人员灵活选择数据访问协议,缩短应用开发周期,以提升VR上线的速度,并提升成果展现的灵活性。


客户评价

“Dell EMC以端到端的方式,为我们提供了先进性好、扩展能力强、安全可靠且易于维护管理的HPC计算平台和超融合展示平台方案,帮助我们构建了满足当前需求和未来发展的横向可扩展架构,未来我们只要添加节点即可实现无缝的扩容,让我们可以节省更多的精力关注科研,这对于我们来说非常重要。”

——南京师范大学地理科学学院 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心执行副主任 江南教授


戴尔科技集团
+ 关注

戴尔科技集团

以领先科技,致力于推动客户成功

最新文章

点击查看更多