（來源 市場(chǎng)部）

　　 為服務(wù)國(guó)家超算事業(yè)、滿足巨大科研數(shù)據(jù)傳輸、共享的需求，更充分發(fā)揮教育網(wǎng)對(duì)教育科研的服務(wù)價(jià)值和支撐作用，同時(shí)探索IPv6特色服務(wù)，2017年，賽爾網(wǎng)絡(luò)有限公司依托清華大學(xué)的技術(shù)力量，以國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心及其重點(diǎn)用戶清華大學(xué)相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸為試點(diǎn)，研究建立了"高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)"。經(jīng)過一年多的運(yùn)行，"高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)"線上數(shù)據(jù)交換已趨于常態(tài)化，目前已開始為其他超算中心和科研團(tuán)隊(duì)提供服務(wù)，開啟了賽爾網(wǎng)絡(luò)攜手教育網(wǎng)服務(wù)國(guó)家超算事業(yè)的序幕。

　　 高性能計(jì)算（Highperformancecomputing，縮寫HPC）已廣泛應(yīng)用于核試驗(yàn)?zāi)M、石油勘探、氣象預(yù)報(bào)、農(nóng)業(yè)育種、醫(yī)療服務(wù)、新藥研制、動(dòng)漫渲染、材料設(shè)計(jì)、金融計(jì)算等眾多領(lǐng)域，是當(dāng)代科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，是支撐科學(xué)研究與科技創(chuàng)新的強(qiáng)大工具與重要手段。當(dāng)前，我國(guó)高性能計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)快速發(fā)展，不僅有六大國(guó)家級(jí)超算中心，還有不少高校自建的高性能計(jì)算中心，以及基于云計(jì)算構(gòu)建的HPC服務(wù)等等，一方面滿足了我國(guó)高校學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的需求，另一方面為高校各類科研活動(dòng)提供了重要支撐，滿足了高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)與高性能計(jì)算平臺(tái)間存在大量數(shù)據(jù)傳輸需求。同時(shí)，超算中心也是學(xué)術(shù)科研數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要平臺(tái)，快速的網(wǎng)絡(luò)共享和發(fā)布能力使科研數(shù)據(jù)可以為更大范圍的學(xué)術(shù)科研分析使用，進(jìn)而顯著提升科研數(shù)據(jù)的科學(xué)價(jià)值。

　　 試點(diǎn)項(xiàng)目需求

　　 2017年建成的無錫中心是我國(guó)六大國(guó)家超算中心之一，擁有世界上首臺(tái)峰值運(yùn)行速度超過十億次浮點(diǎn)計(jì)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)——"神威?太湖之光"，引進(jìn)并部署了各類通用商業(yè)計(jì)算軟件，提供計(jì)算和存儲(chǔ)解決方案，計(jì)算、存儲(chǔ)和軟件資源，以及大規(guī)模并行應(yīng)用軟件的開發(fā)和技術(shù)支持等全方位服務(wù)。并且，已為清華大學(xué)為代表的幾十所大學(xué)及以紫金山天文臺(tái)為代表的多家科研單位提供了計(jì)算服務(wù)，涉及計(jì)算機(jī)、化學(xué)、生物、海洋環(huán)境、醫(yī)藥、材料、能源等學(xué)科。

　　 無錫中心早于2017年5月就已通過100G信道與CERNET和CERNET2聯(lián)網(wǎng)，清華科研團(tuán)體也通過校園網(wǎng)（IPv4/IPv6雙棧）接到CERNET/CERNET2上。分析"神威?太湖之光"與清華科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w場(chǎng)景，其需求主要體現(xiàn)在以下方面：

　　 一、科研團(tuán)體與超級(jí)計(jì)算機(jī)的傳輸數(shù)據(jù)巨大，需要1Gbps以上的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，包含下行數(shù)據(jù)（從超級(jí)計(jì)算機(jī)到科研團(tuán)體），也包含上行數(shù)據(jù)（從科研團(tuán)體到超級(jí)計(jì)算機(jī)）。與校園網(wǎng)通常的應(yīng)用場(chǎng)景不同，這些數(shù)據(jù)傳輸要求單個(gè)的TCP流支持高性能。

　　 二、校園網(wǎng)的IPv4連接通常是多出口的，如果不進(jìn)行雙向的調(diào)優(yōu)，科研團(tuán)體與"神威?太湖之光"的路由可能會(huì)通過公網(wǎng)進(jìn)行，引入互聯(lián)互通的瓶頸。值得指出的是，多出口可能帶來非對(duì)稱路由，因此必須進(jìn)行雙向路由調(diào)優(yōu)。

　　 三、校園網(wǎng)出口的防火墻系統(tǒng)會(huì)引入性能瓶頸。

　　 四、校園網(wǎng)的計(jì)費(fèi)政策引入管理的復(fù)雜度。超級(jí)計(jì)算流量需求很大，雖然科研團(tuán)體和超級(jí)計(jì)算機(jī)的通信是特定地址之間的通信，但校園網(wǎng)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)尚無法進(jìn)行細(xì)粒度的區(qū)分，如完全放開，則可能會(huì)影響校園網(wǎng)的整體計(jì)費(fèi)政策的實(shí)施。

　　 五、科研團(tuán)體與超級(jí)計(jì)算的通信是內(nèi)部的，有一定的安全性要求，可以理解為是虛擬專用網(wǎng)（VPN）。

　　 六、科研團(tuán)體與超級(jí)計(jì)算的通信需要支持雙向發(fā)起的通信，因此不能通過NAT，在通常情況下，需要使用稀缺的公網(wǎng)IPv4地址資源。

　　 七、校園網(wǎng)的安全管理政策需要對(duì)每一個(gè)計(jì)算機(jī)記錄統(tǒng)計(jì)日志。

　　 八、科研團(tuán)體與超級(jí)計(jì)算機(jī)之間通信和傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序通常是基于IPv4的，直接使用 IPv6可能需要進(jìn)行重新編程。

　　 項(xiàng)目實(shí)施方案

　　 針對(duì)以上需求，清華大學(xué)李星教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)提出了基于CERNET2 IPv6網(wǎng)絡(luò)，引入IVI翻譯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無錫中心與清華科研團(tuán)隊(duì)之間高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案，如圖1所示。

圖1：拓?fù)鋱D

　　 國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心與教育網(wǎng)CERNET2以100Gbps的速率通過IPv6聯(lián)網(wǎng)，并配置了IVI翻譯器。清華大學(xué)科研團(tuán)體用戶使用IVI技術(shù)，通過清華大學(xué)校園網(wǎng)接到CERNET2IPv6主干網(wǎng)，與無錫中心"神威?太湖之光"進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸，其北京到無錫單流的TCP速率可以達(dá)到8Gbps以上，如圖2所示。

圖2：TCP single flow

　　 該方案搭建完成后已正常運(yùn)行數(shù)月時(shí)間，線上數(shù)據(jù)交換已趨于常態(tài)化，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并已具備向其他超算中心和科研團(tuán)隊(duì)推廣服務(wù)的條件。

　　 積極服務(wù)超算事業(yè)是賽爾網(wǎng)絡(luò)攜手教育網(wǎng)服務(wù)教育科研工作的一項(xiàng)重要舉措，繼無錫中心后，2017年11月，教育網(wǎng)與青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室簽署《超算互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略合作協(xié)議》，為智能超算與大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供100G專網(wǎng)，連接國(guó)家超算無錫中心、濟(jì)南中心、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室超算中心的三個(gè)超算科學(xué)裝置，組建一套超算大科學(xué)裝置群，構(gòu)成交互性強(qiáng)、覆蓋面廣、反饋迅速、資訊豐富的超算互聯(lián)網(wǎng)體系，保障實(shí)驗(yàn)室海洋研究大數(shù)據(jù)的交互與分析處理。另外，近期教育網(wǎng)正在與無錫中心和內(nèi)蒙古大學(xué)對(duì)接，使呼市科研團(tuán)隊(duì)可通過IPv6網(wǎng)絡(luò)訪問無錫超算。

　　 未來，賽爾網(wǎng)絡(luò)將配合教育網(wǎng)將加快推動(dòng)國(guó)家超算中心的全面接入，利用先進(jìn)的通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段為六大國(guó)家超算中心之間的業(yè)務(wù)協(xié)作，以及超算中心與科研團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)交換和共享，提供高速專用通信網(wǎng)絡(luò)，打造超算互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺(tái)。同時(shí)，保障中國(guó)超算互聯(lián)網(wǎng)體系與國(guó)際超算中心的高速大數(shù)據(jù)交互，促進(jìn)教育領(lǐng)域的學(xué)術(shù)科研創(chuàng)新，助力智能超算與科研的健康、可持續(xù)發(fā)展。