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上海超百万亿次超级计算中心“水魔方”基础设施保障系统

  上海超级计算中心(后简称“中心”)成立于2000年12月,是国内第一个面向社会开放,资源共享、设施一流、功能齐全的高性能计算公共服务平台。在2004 年8 月,中心引入曙光4000A超级计算机系统,峰值运算速度达到每秒11 万亿次浮点运算,LINPACK 运算速度超过每秒8 万亿次浮点运算。2009 年6 月,中心部署的曙光5000A(命名“魔方”)超级计算机系统,其更是以峰值速度230 万亿次/每秒、LINPACK 性能测试值180 万亿次/每秒的成绩,位列当年亚洲第一。两款超级计算机系统都在当年的全球高性能计算机TOP500 排行榜中排名第十。

  作为公共服务平台,超算中心的用户均是科学研究、工业工程、教育等领域自主研发创新的排头兵,应用领域广泛,覆盖航空航天、汽车、核电、钢铁、机电装备、市政工程、油气勘探、气象、气候、生命科学、药物、新材料、物理和化学等领域。随着国家创新战略的深入推进,各领域用户对作为原创性研发主要手段之一的高性能计算提出更高的要求,“魔方”的引进将不但缓解当前计算资源供需矛盾,而且将能为更多的自主创新的用户和国家新启动的新一轮重大科学研究和工程建设项目提供强大的支撑平台,支持国家创新战略,切实实践科学发展观。

  中心的高性能服务器采用了高密度刀片系统及高密度机箱设计,其密集的计算核心会产生巨大的发热量,热量最大时机柜内热密度甚至高达20kW/机柜,这是传统机房精密空调无法掌控的。为了给这款世界顶级的超算系统“魔方”配备一套强大的制冷系统,曙光量身打造了一套全球先进的“水冷机柜系统解决方案”。


图  曙光5000A超级计算机

  曙光5000A中应用的水冷散热系统实际上是水冷和风冷结合的技术,通过使用水冷系统,降低了高性能计算系统对客户机房的要求,同时提高了冷却效率。其具体做法是在机柜内部加入了一个热交换器,这个热交换器把机柜内的热风和外面的冷水做交换,然后重新将冷却了的热风吸到节点里面去。所以一个机柜内部是一套独立的空气循环系统,在节点内部是风冷,出机柜以后就变成了水冷,实现了水电分离,保证了系统的安全性。同时水冷系统还包括备份的被动散热系统,可以在水冷失效的情况下保证系统的正常运行,提高了系统的稳定性。

  该系统不论是在技术先进性还是节能等方面,均很好地满足了上海超算的应用需求。该水冷机柜系统通过采用水冷制冷技术、机柜封闭式设计、机柜底部内置热交换盘管、风扇系统N+1冗余设计等多项业界领先技术,在充分保障机组的可靠性和可用性的同时,还大幅提高了系统制冷效率,与传统的机房冷却系统相比,该系统的制冷效率提高了30%,实现了客户建设可靠、节能、环保的冷却系统的目标。



图  曙光5000A水冷机柜系统结构

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