国家气象局“派-曙光”高性能计算机

项目背景

      预测天气和气候是世界上最复杂的问题之一。从20世纪50年代开始,数值模式预报方法取得了成功。然而,60多年来,人们所需的气象预报时空精度越来越高,数值模式已经从一个简单的正解方程发展到世界上最复杂的软件项目之一,海量数据和数百万条代码总能轻易占满计算设备的所有可用资源。对全球主要气象机构来说,高性能计算机系统则是在数值模式预报方法为主流的今天不可或缺的技术支撑。他们对高性能计算机的需求与大多数普通人对手机的需求很是类似——架构更先进、计算能力更强、存储容量更大、更加绿色节能,可有效支持海量数据的处理和众多模式的运转,帮助气象部门更快地研究制作发布更加精准的天气预报,惠及每一个普通公众。

      气候变化应对决策支撑系统工程,将增强我国应对气候变化的服务能力,加强我国气候变化业务和服务的基本设施和能力,提高气候变化预测和影响评估分析技术水平,为适应气候变化提供有力的气象科技支撑。

国家级高性能计算机系统的建设目标是保障气候变化应对业务工作的正常运行,为气候变化应对工程涉及的极端天气预报预测、季节/年际预测与年代际预报等模式系统的业务和业务研发,提供高效的计算和存储资源,满足模式运行的时效性和可靠性。

      此次建设的国产高性能计算机系统将提升中国气象局高性能计算能力,承担每天24小时、每周7天的极端天气及气候业务应用,兼顾业务试验和业务研发的应用需求。

方案设计

   “派-曙光”高性能计算机是首台应用国产观测数据,运行国产模式的国产气象高性能计算机系统。该系统峰值运算速度达到每秒8189.5万亿次,内存总容量达到690.43TB,在线全局存储容量达23PB,全系统可用度超过99%;操作系统为Linux,配套基础软件,并行语言及集成开发环境。在系统架构上,它有两套子系统互相备份,计算资源相对独立,共享存储资源,其中一套出现故障,另一套会提供同样的支持,气象业务可靠性大大提高。高性能计算机系统中主要发热源CPU、内存等采用液冷散热,实现部件级精确制冷,器件稳定性大幅提高。其系统结构如下:

气象“派”案例.jpg

      为了支持气象新领域的研究和适应未来高性能计算机系统的发展,在这套高性能计算系统中特意配置了小规模试验子系统,支持GPU/众核环境下气象模式的研发与试验,为将来天气气候模式在异构平台的移植提供实验环境。

项目效果

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