文/本刊記者 王左利

北工大打造“校園云”

文/本刊記者 王左利

云計(jì)算，這個(gè)產(chǎn)業(yè)界的寵兒，已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)在北工大。

成為北京市云計(jì)算試驗(yàn)平臺(tái)

云計(jì)算，這個(gè)產(chǎn)業(yè)界不停宣傳、不斷提溫的理念有理由在校園發(fā)展么？大部分學(xué)校在觀望，少部分學(xué)校在疑惑的時(shí)候，北京工業(yè)大學(xué)邁出了勇敢的一步——依托高性能計(jì)算中心建成了一個(gè)云計(jì)算試驗(yàn)平臺(tái)。

這個(gè)機(jī)房?jī)H有70多平米，但是就在這個(gè)機(jī)房，大陸首個(gè)校園云平臺(tái)出現(xiàn)了。日前，在北京工業(yè)大學(xué)網(wǎng)格中心的機(jī)房?jī)?nèi)，記者看到了傳說(shuō)中的校園云平臺(tái)。

“云可以使用戶比較靈活地按需使用計(jì)算、存儲(chǔ)、軟件等資源?！贝舜卧破脚_(tái)的負(fù)責(zé)人，北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院博導(dǎo)、網(wǎng)格中心副主任邸瑞華教授對(duì)記者說(shuō)。她表示，云計(jì)算平臺(tái)具有良好的擴(kuò)展性，支持按需變化的運(yùn)算模式。計(jì)算、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)資源作為服務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給用戶，為用戶提供靈活、個(gè)性化、多元、簡(jiǎn)單的應(yīng)用和服務(wù)。

實(shí)際上，北工大的高性能計(jì)算平臺(tái)早在2006年就開(kāi)始規(guī)劃，歷經(jīng)反復(fù)論證，期間幾次完善規(guī)劃，直至2009年才正式開(kāi)始實(shí)施，這才讓云計(jì)算有機(jī)會(huì)進(jìn)入了北工大。

現(xiàn)在北工大高性能計(jì)算平臺(tái)的計(jì)算能力達(dá)到了23Teraflops(每秒萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算)，存儲(chǔ)能力達(dá)到了40TB以上，這個(gè)規(guī)?，F(xiàn)在全國(guó)高校中也是名列前茅的。平臺(tái)遵循分區(qū)規(guī)劃、統(tǒng)一管理的建設(shè)思路，以刀片機(jī)群為主體架構(gòu)。

邸瑞華教授(中)和她的博士研究生正在機(jī)房，整個(gè)平臺(tái)目前由5位老師和3位研究生組成專(zhuān)業(yè)的隊(duì)伍在負(fù)責(zé)運(yùn)行和服務(wù)。

“在進(jìn)行高性能計(jì)算平臺(tái)建設(shè)規(guī)劃時(shí)，目標(biāo)是解決資源共享問(wèn)題，我校很多學(xué)院和學(xué)科都在建各自小的計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)，但是它們或者是使用并不充分或者是不夠用，所以學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)在考慮，能不能建一個(gè)公共的平臺(tái)，讓大家共享硬件資源和軟件資源，畢竟各個(gè)學(xué)院的計(jì)算機(jī)運(yùn)行管理能力是有限的?！比绾谓鉀Q資源共享的有效性、靈活性和易管理性，他們?cè)诜治隽司W(wǎng)格計(jì)算技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)上，決定對(duì)基于虛擬化技術(shù)的云計(jì)算模式進(jìn)行研究和應(yīng)用，將高性能計(jì)算集群分為三個(gè)池，A、B、C，其中A池采用云計(jì)算的模式，構(gòu)成基于云計(jì)算技術(shù)的資源共享平臺(tái)。

云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要利用虛擬化技術(shù)，對(duì)物理資源進(jìn)行整合和虛擬化，弱化硬件、軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等IT系統(tǒng)不同層面資源之間的物理依賴(lài)，達(dá)到集約化和透明化管理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)配和按需使用，提高計(jì)算資源的彈性和靈活重組。

云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)一系列的管理策略，例如用戶管理、安全管理、存儲(chǔ)管理、軟件管理、計(jì)算管理、資源監(jiān)控等，為用戶構(gòu)建安全可靠的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。用戶可以統(tǒng)一的平臺(tái)管理門(mén)戶，按需使用平臺(tái)提供的完善的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，即虛擬的服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等。同時(shí)，平臺(tái)可以根據(jù)用戶制定的資源使用策略以及資源的負(fù)載，自動(dòng)地為用戶增加或減少資源，保證用戶的應(yīng)用可靠運(yùn)行以及資源的高效利用。

平臺(tái)的定位很明確——服務(wù)教學(xué)科研、開(kāi)展科學(xué)研究、 支撐服務(wù)北京。北工大的科研工作以“融入北京、服務(wù)北京”為目的，面向社會(huì)開(kāi)放，為北京市的相關(guān)企業(yè)和相關(guān)科研和工程項(xiàng)目提供服務(wù)。

云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已投入使用，目前主要為第二屆北京工業(yè)大學(xué)IBM杯并行計(jì)算大賽提供支持。它為各個(gè)參賽小組提供個(gè)性化的計(jì)算環(huán)境以及相關(guān)的軟件，用戶可以通過(guò)云平臺(tái)門(mén)戶按需申請(qǐng)計(jì)算環(huán)境。

平臺(tái)為用戶提供了Windows2003、WindowsXP、Linux5.2_32bit以及Linux5. 4_64bit四種操作系統(tǒng)，以及JDK、MPI、MySql、WebSphere等多種軟件環(huán)境。

用戶根據(jù)自己的需要選擇任意的操作系統(tǒng)和相關(guān)軟件，以及其需要的計(jì)算能力，例如CPU能力、內(nèi)存空間以及存儲(chǔ)空間等。平臺(tái)根據(jù)用戶的申請(qǐng)自動(dòng)生成可靠的計(jì)算環(huán)境，并以虛擬機(jī)的形式提供給用戶。此外，本平臺(tái)還可以自動(dòng)配置集群，為用戶避免了集群配置的繁瑣過(guò)程，提高用戶開(kāi)發(fā)測(cè)試的效率。

用戶在使用過(guò)程中也可以手動(dòng)修改資源的配置，例如增大內(nèi)存空間、提高CPU能力等。此外，用戶也可以預(yù)定義資源的使用策略，使平臺(tái)能夠自動(dòng)更改計(jì)算能力的配置。

平臺(tái)的定位很明確——服務(wù)教學(xué)科研、開(kāi)展科學(xué)研究、 支撐服務(wù)北京。北工大的科研工作以“融入北京、服務(wù)北京”為目的，面向社會(huì)開(kāi)放，為北京市的相關(guān)企業(yè)和相關(guān)科研和工程項(xiàng)目提供服務(wù)。建立云計(jì)算平臺(tái)得到北京市的支持，和北京市經(jīng)濟(jì)信息化委員會(huì)要進(jìn)行的“云計(jì)算趨勢(shì)下的電子政務(wù)建設(shè)與管理新模式”的研究不謀而合。市政府也很想嘗試應(yīng)用云計(jì)算推動(dòng)全市政務(wù)信息資源的共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，提高政府信息化投資回報(bào)率。

云計(jì)算試驗(yàn)平臺(tái)將與北京的相關(guān)企業(yè)合作，對(duì)它們開(kāi)發(fā)的PaaS、SaaS等云計(jì)算軟件產(chǎn)品進(jìn)行可行性和可用性測(cè)試，對(duì)典型的政府和企業(yè)云計(jì)算應(yīng)用進(jìn)行試點(diǎn)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)、通過(guò)測(cè)試提出分析報(bào)告和技術(shù)報(bào)告。

另外，對(duì)北工大的人才培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，建立一個(gè)基于云的計(jì)算平臺(tái)也是相當(dāng)有意義的。

北京市很多正在進(jìn)行云平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)和云技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)對(duì)人才求賢若渴，北工大相關(guān)專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)也在緊跟形勢(shì)和技術(shù)潮流作出相應(yīng)的改變，平臺(tái)將為學(xué)生和開(kāi)源社區(qū)提供充分的了解和實(shí)踐云計(jì)算的機(jī)會(huì)，對(duì)于培養(yǎng)云計(jì)算時(shí)代的創(chuàng)新人才也有重要意義。

“也就是說(shuō)，北工大的校園云既可以看作是一個(gè)高性能計(jì)算云，也可理解為企業(yè)云，它還是一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)的孵化器?！?/p>

“由于它的數(shù)學(xué)模型并不成熟，算法設(shè)計(jì)很困難，并行編程就很難實(shí)現(xiàn)?！?/p>

服務(wù)于科研與產(chǎn)業(yè)

最后經(jīng)過(guò)幾個(gè)方面的考慮，他們選擇了合作企業(yè)IBM，記者采訪的時(shí)候，IBM的技術(shù)人員還在調(diào)試軟件。“整個(gè)后續(xù)的服務(wù)和軟件，IBM都會(huì)有參與。”邸教授說(shuō)。

按照IBM對(duì)云的劃分，在中國(guó)部署的云包括軟件開(kāi)發(fā)測(cè)試云、SaaS云、創(chuàng)新協(xié)作云、高性能計(jì)算云、云計(jì)算IDC、企業(yè)云以及一個(gè)能夠快速部署的云計(jì)算環(huán)境，從而幫助各類(lèi)企業(yè)解決所需計(jì)算資源問(wèn)題。

據(jù)邸瑞華教授介紹，北工大的云計(jì)算平臺(tái)目前由5位老師和3位研究生組成專(zhuān)業(yè)的隊(duì)伍在負(fù)責(zé)運(yùn)行和服務(wù)，但是僅憑學(xué)校的技術(shù)力量還不夠，借助與IBM共建云計(jì)算平臺(tái)的機(jī)會(huì)， IBM的技術(shù)人員參與其中，進(jìn)展就更順利。因此，他們加入了IBM云計(jì)算學(xué)院這個(gè)圈子，這樣，在計(jì)算、存儲(chǔ)和教育資源等多方面有了與全球云計(jì)算學(xué)院交流共享的機(jī)會(huì)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，全國(guó)的其他高校也可以在教育、科研上獲取相應(yīng)資源。

“人才是很大的挑戰(zhàn)，跨學(xué)科人才是最大的難點(diǎn)。”邸教授說(shuō)?！拔覀円龅氖虑楹芏?，除了已經(jīng)應(yīng)用的生物計(jì)算、結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目外，正考慮如何通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)將更多科研項(xiàng)目整合到云計(jì)算平臺(tái)上，比如材料、環(huán)境學(xué)科項(xiàng)目等，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的科學(xué)研究，探索云計(jì)算、大規(guī)模并行處理等計(jì)算模式的理論和方法。

例如，“北工大的結(jié)構(gòu)工程專(zhuān)業(yè)是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，研究的內(nèi)容非常實(shí)際——巖石震動(dòng)之后會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？房屋結(jié)構(gòu)在承受多大震幅之后還可以被認(rèn)為是安全的？這些研究通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行很有現(xiàn)實(shí)意義。但是，由于它的數(shù)學(xué)模型并不成熟，算法設(shè)計(jì)很困難，并行編程就很難實(shí)現(xiàn)。”所以，未來(lái)的工作重點(diǎn)也要放在交叉學(xué)科的人才培養(yǎng)上。