北工大打造“校园云”

文/本刊记者 王左利

北工大打造“校园云”

文/本刊记者 王左利

云计算，这个产业界的宠儿，已经开始出现在北工大。

成为北京市云计算试验平台

云计算，这个产业界不停宣传、不断提温的理念有理由在校园发展么？大部分学校在观望，少部分学校在疑惑的时候，北京工业大学迈出了勇敢的一步——依托高性能计算中心建成了一个云计算试验平台。

这个机房仅有70多平米，但是就在这个机房，大陆首个校园云平台出现了。日前，在北京工业大学网格中心的机房内，记者看到了传说中的校园云平台。

“云可以使用户比较灵活地按需使用计算、存储、软件等资源。”此次云平台的负责人，北京工业大学计算机学院博导、网格中心副主任邸瑞华教授对记者说。她表示，云计算平台具有良好的扩展性，支持按需变化的运算模式。计算、存储以及数据资源作为服务，通过网络提供给用户，为用户提供灵活、个性化、多元、简单的应用和服务。

实际上，北工大的高性能计算平台早在2006年就开始规划，历经反复论证，期间几次完善规划，直至2009年才正式开始实施，这才让云计算有机会进入了北工大。

现在北工大高性能计算平台的计算能力达到了23Teraflops(每秒万亿次浮点运算)，存储能力达到了40TB以上，这个规模现在全国高校中也是名列前茅的。平台遵循分区规划、统一管理的建设思路，以刀片机群为主体架构。

邸瑞华教授(中)和她的博士研究生正在机房，整个平台目前由5位老师和3位研究生组成专业的队伍在负责运行和服务。

“在进行高性能计算平台建设规划时，目标是解决资源共享问题，我校很多学院和学科都在建各自小的计算机集群系统，但是它们或者是使用并不充分或者是不够用，所以学校领导在考虑，能不能建一个公共的平台，让大家共享硬件资源和软件资源，毕竟各个学院的计算机运行管理能力是有限的。”如何解决资源共享的有效性、灵活性和易管理性，他们在分析了网格计算技术和云计算技术的基础上，决定对基于虚拟化技术的云计算模式进行研究和应用，将高性能计算集群分为三个池，A、B、C，其中A池采用云计算的模式，构成基于云计算技术的资源共享平台。

云计算实验平台主要利用虚拟化技术，对物理资源进行整合和虚拟化，弱化硬件、软件、数据、网络、存储等IT系统不同层面资源之间的物理依赖，达到集约化和透明化管理，实现动态调配和按需使用，提高计算资源的弹性和灵活重组。

云计算实验平台通过一系列的管理策略，例如用户管理、安全管理、存储管理、软件管理、计算管理、资源监控等，为用户构建安全可靠的计算基础设施。用户可以统一的平台管理门户，按需使用平台提供的完善的计算机基础设施服务，即虚拟的服务器、存储、网络等。同时，平台可以根据用户制定的资源使用策略以及资源的负载，自动地为用户增加或减少资源，保证用户的应用可靠运行以及资源的高效利用。

平台的定位很明确——服务教学科研、开展科学研究、 支撑服务北京。北工大的科研工作以“融入北京、服务北京”为目的，面向社会开放，为北京市的相关企业和相关科研和工程项目提供服务。

云计算实验平台已投入使用，目前主要为第二届北京工业大学IBM杯并行计算大赛提供支持。它为各个参赛小组提供个性化的计算环境以及相关的软件，用户可以通过云平台门户按需申请计算环境。

平台为用户提供了Windows2003、WindowsXP、Linux5.2_32bit以及Linux5. 4_64bit四种操作系统，以及JDK、MPI、MySql、WebSphere等多种软件环境。

用户根据自己的需要选择任意的操作系统和相关软件，以及其需要的计算能力，例如CPU能力、内存空间以及存储空间等。平台根据用户的申请自动生成可靠的计算环境，并以虚拟机的形式提供给用户。此外，本平台还可以自动配置集群，为用户避免了集群配置的繁琐过程，提高用户开发测试的效率。

用户在使用过程中也可以手动修改资源的配置，例如增大内存空间、提高CPU能力等。此外，用户也可以预定义资源的使用策略，使平台能够自动更改计算能力的配置。

平台的定位很明确——服务教学科研、开展科学研究、 支撑服务北京。北工大的科研工作以“融入北京、服务北京”为目的，面向社会开放，为北京市的相关企业和相关科研和工程项目提供服务。建立云计算平台得到北京市的支持，和北京市经济信息化委员会要进行的“云计算趋势下的电子政务建设与管理新模式”的研究不谋而合。市政府也很想尝试应用云计算推动全市政务信息资源的共享和业务协同，提高政府信息化投资回报率。

云计算试验平台将与北京的相关企业合作，对它们开发的PaaS、SaaS等云计算软件产品进行可行性和可用性测试，对典型的政府和企业云计算应用进行试点，优化结构、通过测试提出分析报告和技术报告。

另外，对北工大的人才培养来说，建立一个基于云的计算平台也是相当有意义的。

北京市很多正在进行云平台软件开发和云技术服务的高新技术企业对人才求贤若渴，北工大相关专业对学生的培养也在紧跟形势和技术潮流作出相应的改变，平台将为学生和开源社区提供充分的了解和实践云计算的机会，对于培养云计算时代的创新人才也有重要意义。

“也就是说，北工大的校园云既可以看作是一个高性能计算云，也可理解为企业云，它还是一个云计算平台的孵化器。”

“由于它的数学模型并不成熟，算法设计很困难，并行编程就很难实现。”

服务于科研与产业

最后经过几个方面的考虑，他们选择了合作企业IBM，记者采访的时候，IBM的技术人员还在调试软件。“整个后续的服务和软件，IBM都会有参与。”邸教授说。

按照IBM对云的划分，在中国部署的云包括软件开发测试云、SaaS云、创新协作云、高性能计算云、云计算IDC、企业云以及一个能够快速部署的云计算环境，从而帮助各类企业解决所需计算资源问题。

据邸瑞华教授介绍，北工大的云计算平台目前由5位老师和3位研究生组成专业的队伍在负责运行和服务，但是仅凭学校的技术力量还不够，借助与IBM共建云计算平台的机会， IBM的技术人员参与其中，进展就更顺利。因此，他们加入了IBM云计算学院这个圈子，这样，在计算、存储和教育资源等多方面有了与全球云计算学院交流共享的机会，通过这个平台，全国的其他高校也可以在教育、科研上获取相应资源。

“人才是很大的挑战，跨学科人才是最大的难点。”邸教授说。“我们要做的事情很多，除了已经应用的生物计算、结构工程项目外，正考虑如何通过云计算平台将更多科研项目整合到云计算平台上，比如材料、环境学科项目等，实现跨学科的科学研究，探索云计算、大规模并行处理等计算模式的理论和方法。

例如，“北工大的结构工程专业是国家重点学科，研究的内容非常实际——岩石震动之后会出现什么问题？房屋结构在承受多大震幅之后还可以被认为是安全的？这些研究通过计算机仿真进行很有现实意义。但是，由于它的数学模型并不成熟，算法设计很困难，并行编程就很难实现。”所以，未来的工作重点也要放在交叉学科的人才培养上。