（來源 市場部）

　　 為(wèi)服務(wù)國(guó)家超算事業、滿足巨大科(kē)研數據傳輸、共享的需求，更充分(fēn)發揮教育網對教育科(kē)研的服務(wù)價值和支撐作(zuò)用(yòng)，同時探索IPv6特色服務(wù)，2017年，賽爾網絡有限公司依托清華大學(xué)的技(jì )術力量，以國(guó)家超級計算無錫中心及其重點用(yòng)戶清華大學(xué)相關科(kē)研團隊之間的數據傳輸為(wèi)試點，研究建立了"高速數據傳輸網絡服務(wù)"。經過一年多(duō)的運行，"高速數據傳輸網絡服務(wù)"線(xiàn)上數據交換已趨于常态化，目前已開始為(wèi)其他(tā)超算中心和科(kē)研團隊提供服務(wù)，開啓了賽爾網絡攜手教育網服務(wù)國(guó)家超算事業的序幕。

　　 高性能(néng)計算（Highperformancecomputing，縮寫HPC）已廣泛應用(yòng)于核試驗模拟、石油勘探、氣象預報、農業育種、醫(yī)療服務(wù)、新(xīn)藥研制、動漫渲染、材料設計、金融計算等衆多(duō)領域，是當代科(kē)技(jì )競争的戰略制高點，是支撐科(kē)學(xué)研究與科(kē)技(jì )創新(xīn)的強大工具與重要手段。當前，我國(guó)高性能(néng)計算平台的建設快速發展，不僅有六大國(guó)家級超算中心，還有不少高校自建的高性能(néng)計算中心，以及基于雲計算構建的HPC服務(wù)等等，一方面滿足了我國(guó)高校學(xué)科(kē)建設和人才培養的需求，另一方面為(wèi)高校各類科(kē)研活動提供了重要支撐，滿足了高校科(kē)研團隊與高性能(néng)計算平台間存在大量數據傳輸需求。同時，超算中心也是學(xué)術科(kē)研數據存儲的重要平台，快速的網絡共享和發布能(néng)力使科(kē)研數據可(kě)以為(wèi)更大範圍的學(xué)術科(kē)研分(fēn)析使用(yòng)，進而顯著提升科(kē)研數據的科(kē)學(xué)價值。

　　 試點項目需求

　　 2017年建成的無錫中心是我國(guó)六大國(guó)家超算中心之一，擁有世界上首台峰值運行速度超過十億次浮點計算能(néng)力的超級計算機——"神威?太湖(hú)之光"，引進并部署了各類通用(yòng)商業計算軟件，提供計算和存儲解決方案，計算、存儲和軟件資源，以及大規模并行應用(yòng)軟件的開發和技(jì )術支持等全方位服務(wù)。并且，已為(wèi)清華大學(xué)為(wèi)代表的幾十所大學(xué)及以紫金山天文(wén)台為(wèi)代表的多(duō)家科(kē)研單位提供了計算服務(wù)，涉及計算機、化學(xué)、生物(wù)、海洋環境、醫(yī)藥、材料、能(néng)源等學(xué)科(kē)。

　　 無錫中心早于2017年5月就已通過100G信道與CERNET和CERNET2聯網，清華科(kē)研團體(tǐ)也通過校園網（IPv4/IPv6雙棧）接到CERNET/CERNET2上。分(fēn)析"神威?太湖(hú)之光"與清華科(kē)研團隊進行通信和數據傳輸的具體(tǐ)場景，其需求主要體(tǐ)現在以下方面：

　　 一、科(kē)研團體(tǐ)與超級計算機的傳輸數據巨大，需要1Gbps以上的網絡傳輸速率，包含下行數據（從超級計算機到科(kē)研團體(tǐ)），也包含上行數據（從科(kē)研團體(tǐ)到超級計算機）。與校園網通常的應用(yòng)場景不同，這些數據傳輸要求單個的TCP流支持高性能(néng)。

　　 二、校園網的IPv4連接通常是多(duō)出口的，如果不進行雙向的調優，科(kē)研團體(tǐ)與"神威?太湖(hú)之光"的路由可(kě)能(néng)會通過公網進行，引入互聯互通的瓶頸。值得指出的是，多(duō)出口可(kě)能(néng)帶來非對稱路由，因此必須進行雙向路由調優。

　　 三、校園網出口的防火牆系統會引入性能(néng)瓶頸。

　　 四、校園網的計費政策引入管理(lǐ)的複雜度。超級計算流量需求很(hěn)大，雖然科(kē)研團體(tǐ)和超級計算機的通信是特定地址之間的通信，但校園網的計費系統尚無法進行細粒度的區(qū)分(fēn)，如完全放開，則可(kě)能(néng)會影響校園網的整體(tǐ)計費政策的實施。

　　 五、科(kē)研團體(tǐ)與超級計算的通信是内部的，有一定的安(ān)全性要求，可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)是虛拟專用(yòng)網（VPN）。

　　 六、科(kē)研團體(tǐ)與超級計算的通信需要支持雙向發起的通信，因此不能(néng)通過NAT，在通常情況下，需要使用(yòng)稀缺的公網IPv4地址資源。

　　 七、校園網的安(ān)全管理(lǐ)政策需要對每一個計算機記錄統計日志(zhì)。

　　 八、科(kē)研團體(tǐ)與超級計算機之間通信和傳輸數據的應用(yòng)程序通常是基于IPv4的，直接使用(yòng) IPv6可(kě)能(néng)需要進行重新(xīn)編程。

　　 項目實施方案

　　 針對以上需求，清華大學(xué)李星教授帶領研究團隊提出了基于CERNET2 IPv6網絡，引入IVI翻譯技(jì )術，實現無錫中心與清華科(kē)研團隊之間高速數據傳輸網絡的實施方案，如圖1所示。

圖1：拓撲圖

　　 國(guó)家超級計算無錫中心與教育網CERNET2以100Gbps的速率通過IPv6聯網，并配置了IVI翻譯器。清華大學(xué)科(kē)研團體(tǐ)用(yòng)戶使用(yòng)IVI技(jì )術，通過清華大學(xué)校園網接到CERNET2IPv6主幹網，與無錫中心"神威?太湖(hú)之光"進行通信和數據傳輸，其北京到無錫單流的TCP速率可(kě)以達到8Gbps以上，如圖2所示。

圖2：TCP single flow

　　 該方案搭建完成後已正常運行數月時間，線(xiàn)上數據交換已趨于常态化，達到了預期的設計目标，并已具備向其他(tā)超算中心和科(kē)研團隊推廣服務(wù)的條件。

　　 積極服務(wù)超算事業是賽爾網絡攜手教育網服務(wù)教育科(kē)研工作(zuò)的一項重要舉措，繼無錫中心後，2017年11月，教育網與青島海洋科(kē)學(xué)與技(jì )術國(guó)家實驗室簽署《超算互聯網戰略合作(zuò)協議》，為(wèi)智能(néng)超算與大數據實驗室提供100G專網，連接國(guó)家超算無錫中心、濟南中心、國(guó)家實驗室超算中心的三個超算科(kē)學(xué)裝(zhuāng)置，組建一套超算大科(kē)學(xué)裝(zhuāng)置群，構成交互性強、覆蓋面廣、反饋迅速、資訊豐富的超算互聯網體(tǐ)系，保障實驗室海洋研究大數據的交互與分(fēn)析處理(lǐ)。另外，近期教育網正在與無錫中心和内蒙古大學(xué)對接，使呼市科(kē)研團隊可(kě)通過IPv6網絡訪問無錫超算。

　　 未來，賽爾網絡将配合教育網将加快推動國(guó)家超算中心的全面接入，利用(yòng)先進的通信和網絡技(jì )術手段為(wèi)六大國(guó)家超算中心之間的業務(wù)協作(zuò)，以及超算中心與科(kē)研團隊的數據交換和共享，提供高速專用(yòng)通信網絡，打造超算互聯網基礎平台。同時，保障中國(guó)超算互聯網體(tǐ)系與國(guó)際超算中心的高速大數據交互，促進教育領域的學(xué)術科(kē)研創新(xīn)，助力智能(néng)超算與科(kē)研的健康、可(kě)持續發展。