【新手必读】超级计算机

本文介绍了超级计算机（下称：超算）的基本概念，以及与本地服务器（或工作站、或笔记本）计算流程的异同点，以帮助您快速认识超算。如果您已经拥有超算的使用经验，可跳过本文内容。

一、超算基本概念

超算通常由成百上千台计算节点组成，计算节点之间通过高速的计算网络（目前主流带宽大于100Gb/s）彼此相连，以应对频繁的节点之间的数据交互。一般来说，超算包括如下几个基本概念：

计算节点：顾名思义，计算节点是超算中用来执行计算任务的服务器，数量一般在几十到几千甚至上万不等

登陆节点：登陆节点是您与超算沟通的桥梁，在您将计算任务提交给超算之前，往往需要进行一些前置工作，如脚本编辑、软件安装或编译等，这部分工作就可以在登陆节点上进行。登陆节点上不允许用户许进行大规模的求解计算任务，因为这会影响到其他用户的正常使用。超算的登陆节点数量一般在数个到数十个不等。

家目录/共享存储：当您在超算中运行计算任务时，需要有存储空间来存放安装的软件和输入输出文件， 这块存储空间在物理上位于超算的共享存储中，在逻辑上表现为您的家目录。您对自己的家目录拥有100%的控制权限，但超算的安全防护机制会使您无法访问其他用户的家目录。

调度系统：调度系统是超算的操作系统，您和超算交互的本质，就是和调度系统的交互。例如：当您想使用512核心进行汽车气动外形仿真模拟时，您需要将512核心这个要求“告诉”调度系统，之后调度系统才能将512核心分配给你的计算任务。

二、超算擅长的任务

超算的计算节点数量在几十到几千甚至上万不等，因此，无论您的计算任务使用自研软件、开源软件还是商业软件，只要您的计算任务可以扩展到多台服务器上且具有一定加速效果时，超算就是您的最佳选择。这类计算任务的典型代表是：天气预报、石油物探、CAE仿真、蛋白质计算、第一性原理计算、人工智能训练等。

三、超算上的计算流程

1. 与本地服务器的相同点

如果您本地有一台专属的服务器，那么计算流程大体会分为如下步骤：

步骤	本地服务器计算流程
步骤一：上传输入文件	将输入文件上传到目标服务器中
步骤二：安装软件	登录到服务器，安装您需要的软件
步骤三：提交计算	登录到服务器，运行您的计算脚本、或者打开软件的图形界面提交计算作业

如果您在超算上提交计算任务，那么您的计算流程和本地服务器的计算流程完全相同。

2. 与本地服务器的不同点

在实际操作时，超算和本地服务器有一些差异，典型差异如下：

（1）上传输入文件

本地服务器：因为您具有本地服务器的完全控制权限，所以您可以使用root权限登录本地服务器的Linux系统，并能将您的输入文件放置在任何目录下。

超算：超算面向多用户提供服务，因此您只有超算的普通用户权限，只能将所需文件放置在您的家目录下。具体操作可参考《新手指南-上传算例或输入文件》。

（2）安装软件

本地服务器：因为您具有本地服务器的完全控制权限，所以您可以使用root权限将您的软件安装在任何目录下，包括系统目录。

超算：超算面向多用户提供服务，因此有两个特点：a. 超算会预置绝大多数用户使用的常用软件或工具，如编译器、数学库、高频应用软件等，此时您可以选择预置软件进行计算，无需重复安装；b. 因为您只有超算的普通用户权限，所以只能将应用软件安装在您的家目录中。具体操作可参考《新手指南-软件安装》。

（3）提交计算

本地服务器：当您登录本地服务器后，一般打开软件的图形界面交互式的提交计算任务，或者通过shell来提交您的作业脚本。此时您的任务会由服务器中的操作系统（OS）调度分发给CPU核心或GPU加速卡进行计算。

超算：超算拥有众多计算节点，面对多用户的计算请求，需要有一个“仲裁者”来实现计算资源统一的分配，这个“仲裁者”被称为调度系统，他是超算的操作系统。因此，用户跟超算的交互，实际上是和调度系统的交互。只有当您的计算任务成功被调度系统投递到某计算节点上时，您才可以获得该计算节点的访问权限，此时您可以像登录本地服务器那样，登录到该计算节点进行您需要的交互操作。具体的计算操作可参考《新手指南-提交作业》。