美国“新基建”之E级超算“施工”揭秘

来源：乐视足球高清直播    发布时间：2024-01-04 11:25:24

  美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）为了确认和保证2021年春季上线ExaFlops的Frontier超算平台，制定了一个令人难以置信、激进的时间表。当下，ORNL为确保这套超算平台成功“入驻”，正在对现有场地进行着一次堪称“伤筋动骨”式的重建。

  美国能源部（DOE）的百亿亿次超级计算平台——Frontier，在2021年于橡树岭国家实验室（ORNL）完成安装后，它将成为高性能计算领域里程碑式的系统亮相于世界面前。Frontier超算平台峰值计算将突破1.5ExaFlops，即每秒1.5百亿亿次浮点运算。目前，在Frontie超算平台尚未正式运转之前，它未来所在的超算机房，正在经历一次工程安装、电气改造和内部建筑结构重建的彻底“变革”之中。

  Frontier超算平台归属于美国橡树岭国家实验室（ORNL）的橡树岭领导力计算设施（OLCF），此前在这里“服役”的是Cray XK7 Titan超级计算机。Cray XK7 Titan超算平台曾经是世界上最强大的超级计算机之一，经历了七年运行，已于2019年8月1日正式退役。HPE、克雷公司的技术团队花了大约一个月的时间，拆除了价值43万英镑的Cray XK7 Titan组件，并将其回收进行再利用。数天后后，工程团队开始改造这间20000平方英尺的房间，以满足Frontier超算平台对电力、冷却和结构支撑的更加高的要求。这在某种程度上预示着美国橡树岭国家实验室（ORNL）5600号楼E102房间里的所有东西都必须拆除，这包括管道、电气基础设施，甚至地板。

  “Cray XK7 Titan超算平台在应用高峰阶段的耗能大概在10兆瓦。百亿亿次的Frontier超算平台峰值耗能将达到30兆瓦。如果你使用更多的电力，你必须还要为此解决附加而来的散热问题。因此我们为Frontier超算平台，增加了相当于40兆瓦的冷却能力，约11000吨（水冷系统），这需要更大的管道。”OLCF的计划主管Justin Whitt说道，“此外，新一代的超级计算机系统慢慢的变密集，Frontier超算平台也不例外（单位面积的体重逐渐攀升），因此我们对活动地板进行了升级，从而能够支撑这一重量。”

  图表 一 ：疫情期间美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）E级超算平台Frontier施工现场

  在拆除Cray Xk7 Titan超算系统完毕后，大约有100位承包商人员和ORNL的员工进驻施工现场，开始改造基础设施。他们在巨大的空房间上、下焊接蛇形管道，同时布设一个新的活动地板。现已完工的地板由4500多块砖组成，每块砖重48磅，总计近110吨。

  在数据中心开始改造之前，ORNL就已经提前启动了一个前期建设项目：一个为整个超算平台提供冷却系统的设施。服务于全新超级计算系统的冷却水塔系统容量将达到13万加仑，其中350马力的水泵每分钟可为Frontier超算平台输送超过5000加仑的高温水。四台水泵将通过500英尺长的24英寸管道连接到数据中心。

  尽管在5600号楼E102机房的附近建造了一个提供28兆瓦的全新变电站，但规划人员仍需要找到足够大的空间来容纳Frontier超算平台的冷却塔和与之相关的基础架构。他们最后选择了隔壁的5800号楼，这栋楼能够给大家提供冷却塔所需的空间。

  ORNL实验室现代化部门的技术项目经理Bart Hammontree说：“我们在这幢大楼的屋顶上安装了价值一百万英镑的管道和冷却塔。因此，我们一定要对现有建筑做改造，建造一个全新结构，新设计的内部结构一定要能支撑这些设施。”

  工作人员不得不锯断5800号楼下面的整个楼板并将其拆掉，同时，还要在大楼内挖掘新的地基。此外，为了确认和保证5800号大楼其他部门的供电安全，建筑改造过程中还要避免众多电力管道穿过建筑区。尽管基建工作开展遇到诸多限制和挑战，但是对于橡树岭国家实验室来说，5800号楼仍然是一个不错的选择。在施工期间，工作人员对整个建筑进行了体检式的勘察。

  “我们聘请了一名专业顾问，该顾问使用探地雷达和电磁棒扫描该区域，以查找带电管道的信号。我们在这方面花费了大量时间进行勘察，使得电力改造进展得非常顺利。”Bart Hammontree说到。

  橡树岭国家实验室的每一个大型项目都包括一个风险管理计划，该计划主要是预测可能会引起工作进展缓慢的潜在问题，从而帮助每个团队预先制定防范策略，以使大型项目能够在在预算范围内如期完成。但是千算万算，负责E级超算平台——Frontier的团队也没有预料到他们将遇到这一种一个前所未有的“风险”——全球新冠肺炎流行。

  采取所有必要的预防的方法以确保团队保持健康，成为该项目在开展中所遭遇的一个严峻挑战。今年3月，橡树岭国家实验室对园区的出入管理制定了严格限制，并要求所有承包商和访客进行COVID-19筛查。

  “特别是在新冠肺炎爆发的初期，我们很难从州外或东田纳西州以外的地区引进承包商。因此，我们一定要在何时、何种阶段，从外地引入专业承包商做更周详的计划。”Bart Hammontree说，“这很具有挑战性。在这方面，医务人员的表现很优秀——-每当我们应该对一名承包商进行核酸检验测试时，他们都会与我们合作，而且我们会很快拿到结果。这确保了我们的项目能够继续前进。”

  Justin Whitt指出，这种规模的建设项目常常要大约2年的时间才能完成，但是为了使E级Frontier超算平台尽快投入服务，该团队计划在不到一年半的时间内完成工作。

  “目前我们面临的最大挑战就是——我们为这项工作制定了令人难以置信的、激进的时间表。”Justin Whitt说到。“我们一定要要面对对百亿亿次计算机的科研需求做出回应。为此，我们一定要加快一切准备时间，包括技术，机房。因此，我们为OLCF所做的工作比以往任何一个时间里都多，并且上班时间更短。”

  尽管受到流感大流行的影响，该团队仍有望在2021年春季完成数据中心的基础设施建设。