微異構讓高性能計算快速落地
基礎設施
作者：陳巍巍
截至目前，高性能計算研究中心數量不少，但其中絕大多數僅局限於科研項目，落地應用少之又少。而在2013年5月份掛牌成立的陝西省高性能計算研究中心憑借陝西省政府的大力扶持以及英特爾等合作夥伴的鼎力配合，將科研與應用高度契合在一起，並希望借此將高性能計算的價值充分發揮出來。
“2012年8月，陝西省工業和信息化廳同意成立陝西省高性能計算研究中心，並委托西安郵電大學進行建設。”陝西省高性能計算研究中心主任周曉輝教授介紹說，目前，該研究中心組織了一支強有力的專家團隊，其中包括國家外專局專家1人、陝西省“百人計劃”特聘專家3人、陝西省青年科技新星2人。
值得一提的是，與傳統高性能計算研究中心不同，陝西省高性能計算研究中心以解決陝西省當前信息化問題的高性能計算應用開發為目標，作為陝西省信息化建設的重要組成部分。該中心遵循陝西省信息化頂層設計“以需求為主導，以應用為目的”的方針，一切科研和實施工作均以服務陝西3800萬居民為根本目標，為陝西省電子政務、駐陝企業、農村信息化等多方麵提供高性能計算服務。
“為了將電子政務建設落到實處，陝西省政府要求各所屬單位數據中心集中到省信息化中心，實現各部門數據互聯互通，正因如此，在研究中心內，我們可以獲取所有職能部門的數據，進行大數據分析、處理，同時，還可以在最短的時間內實現跨部門的數據庫整合。”周曉輝表示，“其實，不論是政府還是行業用戶對於高性能計算均有著龐大的需求，但需要強調的是，我們不僅需要領先的高性能計算係統，更應該借助這些係統對國計民生產生價值。”
正是在這樣的目標驅動下，周曉輝帶領陝西省高性能計算研究中心建立了金融風險控製模型。據悉，該模型主要基於蒙特卡洛模擬，目前美國金融界已經大量應用蒙特卡洛模擬來量化風險，它是一個關於概率的算法，非常適合研究社會問題。
“眾所周知，金融行業是一個瞬息萬變的行業，依靠傳統CPU的運算能力，隻能進行粗粒度的長期風險管理，而實現市場變化的及時反應，還需要更加高效的平台，為此，我們選擇了英特爾作為我們技術層麵的合作夥伴，通過其微異構架構，實現高性能計算係統性能的大幅提升。”周曉輝說。
其實，對於上述問題，有業內人士早已提出，建設HPC不是為了建設，而是為了應用，雖然規模可以快速提升上去，但是應用開發將受到極大的挑戰。
用比較小的核、做高度的集成、仍然遵循x86處理器架構、提升內部通信的效率、使用單一的編程模式——這就是英特爾至強與至強融核組成的英特爾微異構架構。
“在金融風險模式設立之初，也是依托傳統的x86平台進行開發，但不久我們發現，借助現有平台，我們無法對金融數據進行快速的實時分析，有效的風險管理更是成為空談。”陝西省高性能計算研究中心總工程師華誠表示，“如果為提升性能，將其從x86平台遷移到CPU+GPU異構平台，最長可能需要1個月的時間，而且開發難度高，風險也不可控，我們很多做研究的同事都不是計算機專業出身，在x86平台上進行開發還可以勝任，但要在CPU+GPU異構平台上進行開發則難度太大。”
基於上述原因綜合考慮，陝西省高性能計算研究中心選擇了英特爾微異構平台，由於隻要是代碼中適合多核、多線程、向量化的部分都可以在至強融核及英特爾微異構架構中運行，研究中心的遷移時間僅為兩天。“我們唯一要做的就是優化和重新編譯。”華誠說，“借助Xeon Phi微異構架構以及對算法的優化，我們的係統性能提升了660倍，這一巨幅提升，使得研究中心可以對金融數據進行實時分析，甚至可以對5分鍾後的股指期貨進行風險控製。”
隨著大數據時代的到來，越來越多的行業需要通過分析數據以獲取更為廣闊的發展空間，而金融風險管控對陝西省高性能計算研究中心而言僅僅是一個開始，相信在未來，通過如英特爾這樣的合作夥伴的幫助，其應用將在廣電、醫療、交通、教育等行業得以更為深入的落地。