提起山東，大家第一時間想到的可能是五岳之首泰山?！对娊?jīng)》有云，泰山巖巖，魯邦所瞻，形容的就是泰山令人高山仰止的巍峨。時移事易，到了2022年，以“算賦百業(yè) 力導未來”為主題的首屆中國算力大會在山東濟南召開，全國計算領(lǐng)域人士聚在一起，看到的則是一座頂天立地的算力高山——國家超級計算濟南中心，成為新的齊魯?shù)貥恕?/p>

濟南市作為“中國算谷”，國家超級計算濟南中心是其算力支撐機構(gòu)之一，我國首臺完全采用自主處理器研制的千萬億次超級計算機“神威·藍光”，就誕生于此。

以前，大部分人都很關(guān)心算力發(fā)展，而國家超級計算濟南中心的實踐說明，數(shù)據(jù)存力更是算力價值的前提和基礎(chǔ)，發(fā)揮算力價值之前，首先要構(gòu)建“數(shù)據(jù)存力”。國家超級計算濟南中心不僅是算力巔峰，還是存力標桿，比如目前已經(jīng)在山河超級計算集群中落地了分布式存儲創(chuàng)新架構(gòu)。

20世紀50年代，馮諾伊曼在《101頁報告》中提出了計算機的核心：存儲、計算、控制，奠定了現(xiàn)代計算機的體系結(jié)構(gòu)。從此，算力和存力作為兩大高相關(guān)資源，其協(xié)同發(fā)展成為計算產(chǎn)業(yè)繞不開的主題。以新加坡、日本、加拿大等國為例，每1GB存儲空間對應(yīng)的算力可達1GFlops，存力和算力相對均衡。國家超級計算濟南中心的山河超級計算集群，能夠提供超850PFlops的算力，總的存儲資源池目前也達到了245PB規(guī)模。

如果說算力支撐著千行百業(yè)計算需求，那么存力就是容納吞吐著澎湃算力的乾坤。國家超級計算濟南中心，給了我們一個契機，在東數(shù)西算工程正式啟動的元年，去探尋存算協(xié)同發(fā)展的答案：數(shù)字經(jīng)濟所需要的算力應(yīng)該由怎樣的存力來承載？而算力與存力的協(xié)同發(fā)展，究竟能給國家重大科研和經(jīng)濟發(fā)展帶來哪些不可替代的貢獻？

道法自然：頂天立地的超算中心

了解國家超級計算濟南中心需要怎樣的存力，首先需要知道它承載了怎樣的計算。

《史記集解》記載，泰山“天高不可及，冀近神靈也”，國家超級計算濟南中心所承擔的計算任務(wù)，也有著類似的高水平，主要是解決其他計算機解決不了的挑戰(zhàn)性問題，有著“頂天立地”的作用。

國家科研領(lǐng)域，超算中心服務(wù)于國家重大科研需求，主要應(yīng)用于生物計算、氣候模擬、類腦研究、災害預報、新藥研發(fā)、基因研究、航空航天、自動駕駛等領(lǐng)域，這些研究的特征之一就是數(shù)據(jù)密集，對于算力的需求十分龐大。以國家超級計算濟南中心的山河超級計算平臺為例：該平臺服務(wù)于山東省大科學計劃與大科學工程，為新一代信息技術(shù)、現(xiàn)代海洋、新能源新材料、高端裝備、醫(yī)養(yǎng)健康等產(chǎn)業(yè)提供算力支撐，要求性能高、算得快。

國計民生領(lǐng)域，超算中心的算力應(yīng)用涉及國計民生、科技創(chuàng)新，是支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，因此，在滿足國家科研任務(wù)對性能的巔峰要求之外，超算中心還要兼顧成本普惠、綠色低功耗等需求，支撐數(shù)字經(jīng)濟浪潮中層出不窮的應(yīng)用創(chuàng)新與計算需求。國家超級計算濟南中心就有多個計算平臺，承載著關(guān)乎國計民生的眾多應(yīng)用，對區(qū)域科研水平提高和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，發(fā)揮著重要價值。

從 “頂天立地”的趨勢中不難看出，超算中心已經(jīng)成為衡量國家綜合實力的標準之一，也是各國科技戰(zhàn)略的必爭之地。以對自然環(huán)境和生態(tài)的模擬、基礎(chǔ)物理和生命科學等問題求解為己任的國家超級計算中心，自然也需要與之相匹配的存儲能力，包括：底層技術(shù)的自主創(chuàng)新、靈活擴展的存儲容量、高效吞吐的存儲效率等。

國家超級計算中心作為存力的最佳試驗場，濟南已經(jīng)率先邁出了探索的步伐。

吐納天地：存力中見數(shù)字乾坤

算力作為生產(chǎn)力，支撐社會經(jīng)濟的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，而存力作為數(shù)據(jù)地基，在每一次吐故納新之中，助力數(shù)字經(jīng)濟行穩(wěn)致遠。數(shù)據(jù)存力不僅以存儲容量為核心，還包含性能表現(xiàn)、安全可靠、綠色低碳在內(nèi)的綜合能力。數(shù)據(jù)存力成為數(shù)字經(jīng)濟背景下，全社會全產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要指標。

那么，國家超級計算中心究竟需要怎樣的存力呢？國家超級計算濟南中心總工程師王繼彬在此次大會“以‘數(shù)’踐行，創(chuàng)新存儲架構(gòu)護航超算科技創(chuàng)新”的主題演講中指出，濟南超算率先落地應(yīng)用了創(chuàng)新的分布式存儲架構(gòu)，已經(jīng)有一些經(jīng)過驗證的關(guān)鍵指標：

一、安全可靠。作為國家的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，國家超級計算中心的安全可靠有兩層含義，一是底層技術(shù)的安全可靠，在新的國際形勢下，國家超級計算濟南中心承載著眾多科研任務(wù)，尤其需要存儲領(lǐng)域的原創(chuàng)技術(shù)，如材料介質(zhì)、高性能處理器等的系統(tǒng)創(chuàng)新，守護數(shù)據(jù)基石；二是日常運行中的安全可靠，要求良好的容災能力，在各類風險，比如自然災害、網(wǎng)絡(luò)襲擊、人為失誤等情況下，仍然保持業(yè)務(wù)不斷，數(shù)據(jù)不丟。

濟南中心所承載的國家對地觀測科學數(shù)據(jù)中心，每天需要對TB級的實時衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行集中存儲和計算，過程中不允許中斷，珍貴數(shù)據(jù)長期存儲不能丟失。濟南超算基于分布式存儲構(gòu)建的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，能夠做到7*24小時業(yè)務(wù)不中斷，跨節(jié)點保護數(shù)據(jù)安全，很好地支撐了這一高可靠需求。

二、性能表現(xiàn)。大科學領(lǐng)域HPC應(yīng)用對存力的容量和效率提出了更高要求，一方面，科學計算的數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，需要的存儲容量也越大，1臺基因測序儀每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可達8.5PB，需要超前規(guī)劃、靈活擴容，比如濟南超算的山河超級計算平臺，作為服務(wù)山東省大科學計劃與大科學工程的重大科學裝置，總存儲資源池就達到了245PB；另一方面，科學計算的存算數(shù)據(jù)交互頻繁，計算任務(wù)長，應(yīng)用負載多元化，訪存空間不規(guī)則，對存儲系統(tǒng)的吞吐性能要求很高。因此，濟南超算與華為合作，基于華為OceanStor Pacific分布式高性能并行存儲，實現(xiàn)了業(yè)內(nèi)1.3倍的性能提升，在IO500 10節(jié)點打榜中獲得全球第一的榜單成績。數(shù)據(jù)存得下、流得動，是存力的基礎(chǔ)指標，為科學計算發(fā)揮支撐作用。

三、統(tǒng)一管理。隨著數(shù)據(jù)應(yīng)用場景增多、AI技術(shù)的成熟，智能計算、云平臺等新業(yè)務(wù)成為主流，因此需要多個計算平臺針對不同應(yīng)用輸出不同算力。面對異構(gòu)計算和多樣化應(yīng)用，傳統(tǒng)超算中心多個計算集群部署多套存儲的方式容易遭遇瓶頸，比如海量數(shù)據(jù)在不同的資源池中，會形成數(shù)據(jù)孤島，給協(xié)同分析、價值挖掘帶來阻礙。因此，濟南超算基于分布式存儲，構(gòu)建了統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座，率先打造出山東省超算互聯(lián)數(shù)據(jù)一張圖。通過全局統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖和管理策略，實現(xiàn)不同集群之間的多協(xié)議互通，讓數(shù)據(jù)能夠跨域、跨集群、跨設(shè)備共享與流動，從而助力科學計算的數(shù)據(jù)價值挖掘與協(xié)同分析，加速科技創(chuàng)新。比如山河超級計算平臺，就實現(xiàn)了文件、對象和大數(shù)據(jù)融合存儲以及數(shù)據(jù)的跨域流動。

基于分布式存儲創(chuàng)新架構(gòu)，國家超級計算濟南中心聯(lián)合合作伙伴，完成了一系列關(guān)于存力的實踐探索，展現(xiàn)出存力與科學計算、數(shù)字經(jīng)濟相結(jié)合的意義?？梢钥隙ǖ氖牵阒行牡捻斕炝⒌?，靠的不是算力的一枝獨秀，而是算力與存力的協(xié)同發(fā)展。

筑基未來：雙輪驅(qū)動使能數(shù)字經(jīng)濟

聽起來，超算中心主要服務(wù)于高精尖科研，那么濟南超算的存力實踐，對普通人來說有意義嗎？中國有句話叫“已識乾坤大，猶憐草木青”，存力不僅能包羅容納科學世界的壯闊，同樣也是支撐著每一個人、每一個企業(yè)、每一座城市的數(shù)字底座，隨著數(shù)字經(jīng)濟的騰飛，滋養(yǎng)我們習以為常的日常生活、一草一木。

舉個例子，大家應(yīng)該都了解“東數(shù)西算”工程的價值，全國算力一張網(wǎng)的逐漸落成，將切實帶來產(chǎn)業(yè)升級、生活提升、經(jīng)濟發(fā)展，讓東西部居民都為之受益。而濟南超算的分布式存儲架構(gòu)創(chuàng)新實踐，對于方興未艾的東數(shù)西算工程就有著極為重要的參考意義。

我們知道，“東數(shù)西算”工程旨在構(gòu)建一個集數(shù)據(jù)中心、云計算和大數(shù)據(jù)于一體的新型國家計算網(wǎng)絡(luò)，這張算力資源網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)是以數(shù)載算，通過數(shù)據(jù)流通、分析和消費，讓算力轉(zhuǎn)化為GDP產(chǎn)值和社會民生的優(yōu)化。而數(shù)據(jù)能否存得下、存得好、流得動、高能效，都取決于存力。

而東西部數(shù)據(jù)中心間的數(shù)據(jù)流動，就有一系列問題是需要通過存力提升來解決的：

比如前面提到濟南超算不同計算集群中的數(shù)據(jù)孤島問題，在東西部的數(shù)據(jù)流動時也同樣存在。通過分布式存儲，實現(xiàn)跨域數(shù)據(jù)安全高效流動和共享，能夠提高東西部的數(shù)據(jù)利用率和協(xié)同效率，讓算力更充分地發(fā)揮GDP帶動作用。

再比如，全國算力一張網(wǎng)形成之后，數(shù)據(jù)卻是散落在各處的，如果沒有跨地域統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)管理，則無法支撐東西部并行分析，數(shù)據(jù)存儲能效比不高，算力基礎(chǔ)設(shè)施也就無法取得最大效益。這時候濟南超算所落地的統(tǒng)一元數(shù)據(jù)管理等經(jīng)驗，存力一張網(wǎng)結(jié)合算力一張網(wǎng)等技術(shù)，將使得管理效率大大提升。

存力和算力，是數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的一體兩面，隨著超算互聯(lián)網(wǎng)和“東數(shù)西算”工程的持續(xù)推進，存力升級必將成為數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的演進方向。

國家超級計算濟南中心率先打開錦囊，進入了數(shù)據(jù)驅(qū)動第四范式的全新階段。不難發(fā)現(xiàn)，無論高精尖的科研創(chuàng)新，還是接地氣的民生福祉，都藏在存力這個吐納天地的“乾坤袋”中。

接下來，我們將看到中國科技在算力與存力的雙輪驅(qū)動下，不斷鼎革天地。