국립 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터

National Energy Research Scientific Computing Center
로렌스 버클리 국립 연구소에 국립 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터가 있는 샤이 왕 홀.

국립에너지연구과학컴퓨팅센터(NERSC)는 미국 에너지과학부 로렌스 버클리 국립연구소가 운영하는 고성능 컴퓨팅(슈퍼컴퓨터) 사용자 시설이다. NERSC는 과학부의 미션 컴퓨팅 센터로서 전국 국립 연구소와 대학의 7,000명의 과학자들이 사용하는 고성능 컴퓨팅과 데이터 시스템을 갖추고 있다. NERSC의 최신형, 최대형 슈퍼컴퓨터는 코리로 2016년 11월 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 TOP500 순위에서 5위에 올랐다.[1][2] NERSC는 캘리포니아 버클리의 메인 버클리 랩 캠퍼스에 위치해 있다.

역사

NERSC는 1974년 로렌스 리버모어 국립 연구소에 제어 열핵 연구 컴퓨터 센터(CTRCC)로 설립됐으며, 핵융합 에너지 연구 공동체에 컴퓨팅 자원을 제공하기 위해 설립됐으며, 관제 데이터 기업 6600 컴퓨터(SN-1)로 시작됐다. 센터가 직접 조달한 최초의 기계는 1975년 설치된 CDC 7600으로 최고 성능은 36메가플롭/s(초당 3600만 개의 부동소 운영)이다. 1976년에는 국립자기융합에너지컴퓨터센터로 명칭이 변경되었다.

후속 슈퍼컴퓨터는 1978년 5월 'c' 기계로 불렸던 크레용-1(SN-6)과 1985년 'b' 기계로 독특한 직접 액체 냉각 시스템의 액체에 보이는 거품 때문에 '버블스'라는 별명을 가진 세계 최초의 크레용-2(SN-1)가 설치됐다. 1983년, 이 센터는 자원의 작은 부분을 퓨전 커뮤니티 외부의 연구자들에게 제공하기 시작했다. 이 센터는 많은 연구 분야에 걸쳐 점점 더 과학을 지원함에 따라 1990년 국립 에너지 연구 슈퍼컴퓨터 센터로 명칭을 변경하였다.

1995년에 에너지부(DOE)는 NERSC를 LLNL에서 로렌스 버클리 국립 연구소로 이전하기로 결정했다. 1996년 리버모어의 주요 시스템이 이전을 위해 중단되기 전에 버클리에는 Cray J90 시스템의 클러스터가 설치되어 연구계에 대한 지속적인 지원이 보장되었다. 그 이동의 일환으로, 센터는 국립 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터로 개칭되었지만, NERSC 약자는 유지되었다. 2000년에 NERSC는 공랭식 슈퍼컴퓨터의 증가하는 발자국을 수용하기 위해 오클랜드의 새로운 사이트로 이전했다.

2015년 11월, NERSC는 다시 버클리 대학 연구소로 이전하여 샤이 왕 홀에 소장되어 있다.[3] LLNL로부터의 이동과 마찬가지로, 오클랜드의 기계를 분해하고 이동하기 전에 버클리에 새로운 시스템이 처음 설치되었다.

컴퓨터

NERSC의 Cori-Cray 슈퍼컴퓨터.

NERSC의 과학적 연구 지원 임무를 반영하기 위해, 이 센터는 과학자들의 이름을 따서 주요 시스템을 명명한다. 이 센터는 한국에서 가장 에너지 효율이 높은 슈퍼컴퓨터 시설 중 하나인 샤이 왕 홀에 위치해 있다. 이 건물은 미국 에너지부(DOE) 버클리 연구소를 관리하는 캘리포니아 대학에서 자금을 조달했다. 유틸리티 인프라와 컴퓨터 시스템은 DOE에 의해 제공된다.

최신 슈퍼컴퓨터 펄머터(Perlmutter)는 우주 확장이 가속화되고 있음을 보여주는 연구에 기여한 공로로 2011년 노벨 물리학상을 공동 수상한 버클리 연구소의 천체물리학자 사울 펄머터를 기리기 위해 명명됐다. 샤스타 아키텍처를 기반으로 한 크레용 시스템으로, Zen 3 기반의 AMD Epyc CPU("밀란")와 차세대 NVIDIA Ampeere GPU가 있다. [4]

NERSC의 대표적인 슈퍼컴퓨터는 최고속도가 30페타플롭/s인 크레이 XC40 시스템인 코리(Cori)이다.

또 다른 NERSC 슈퍼컴퓨터는 미국 여성 최초로 노벨과학상을 받은 생화학자인 게르티 코리를 기리기 위해 이름 붙여진 CORI이다. 코리는 622,336개의 인텔 프로세서 코어와 30페타플롭/s(초당 30조원의 운영)의 이론 최고 성능을 가진 Cray XC40 시스템이다. 코리는 두 단계로 나누어 전달되었다. 1단계(데이터 파티션이라고도 함)는 2015년 말에 설치되었으며 12개의 캐비닛과 1,600개 이상의 Intel Xeon "Haswell" 컴퓨팅 노드로 구성되어 있다. 하드웨어 및 소프트웨어 구성과 대기열 정책의 조합을 통해 데이터 집약적인 과학과 대규모 데이터셋 분석을 지원하도록 맞춤화되었다.

2016년 여름 설치된 코리[5] 2단계는 2세대 인텔 Xeon Phi 프로세서(코드명 나이츠 랜딩, 줄여서 KNL)로 52개의 캐비닛과 9300개 이상의 노드를 추가해 [6]코리가 KNL 프로세서를 기반으로 한 오픈 사이언스 슈퍼컴퓨팅 시스템으로는 최대 규모다. 각 KNL에 68개의 활성 물리적 코어를, 각 Haswell 프로세서에 32개의 활성 물리적 코어를 가지고 있는 코리는 거의 70만 개의 프로세서 코어를 가지고 있다. 코리의 두 단계는 확장 가능한 대역폭을 제공하는 잠자리 네트워크 토폴로지를 가진 Cray Aries 인터커넥트를 통해 통합된다.

코리는 Cray DataWarp 기술을 기반으로 버스트 버퍼가 적용된 것이 특징이다. NVRAM 스토리지의 1.5PB 계층인 Burst Buffer는 컴퓨팅 노드 메모리와 코리의 30페타바이트 Lustre 병렬 스크래치 파일 시스템 사이에 위치한다. 버스트 버퍼는 스크래치 파일 시스템의 2배가 넘는 약 1.5TB/초의 I/O 대역폭을 제공한다. NERSC는 또한 코리에 소프트웨어 정의 네트워킹 기능을 추가해 시스템 안팎으로 데이터를 보다 효율적으로 이동시켜 사용자들에게 실시간 데이터 분석을 위한 엔드투엔드 연결과 대역폭을 제공하고, 데이터의 시간 민감 분석을 위한 실시간 대기열을 제공한다.

NERSC는 최고 성능 2.57페타플롭/s의 미국 발명가이자 과학자 토마스 에디슨을 기리기 위해 명명된 크레이 XC30이라는 시스템을 운영했었다. 2014년 완전 설치돼 있는 에디슨은 과학 애플리케이션 실행을 위한 13만3824개의 컴퓨팅 코어, 357테라바이트의 메모리, 초당 최대 I/O 대역폭인 7.56페타바이트의 온라인 디스크 스토리지로 구성됐다. 에디슨은 펄머터로 대체되었다. 2019년 5월 컴퓨터가 종료돼 크레이로 반송됐다.[7]

NERSC의 다른 시스템에는 다음이 포함된다.

  • PDSF는 주로 물리학, 천체물리학 및 핵과학 공동작업의 검출기 시뮬레이션 및 데이터 분석 요건을 충족하도록 설계된 네트워크 분산 컴퓨팅 클러스터다. PDSF는 세계에서 가장 오랫동안 지속적으로 운영되는 리눅스 클러스터다.
  • Genepool은 DOE 공동 게놈 연구소의 컴퓨팅 요구를 전담하는 인텔 기반 클러스터다.
  • 아카이브 스토리지를 위한 100페타바이트[8] 고성능 스토리지 시스템(HPSS) 설치 1998년부터 사용 중인 HPSS는 현대적이고 유연하며 성능 지향적인 대용량 스토리지 시스템이다. NERSC는 5개의 다른 DOE 연구소 및 IBM과 함께 HPSS의 원래 개발자 중 한 명이었다.

에너지 과학 네트워크, 즉 ESnet을 통해 NERSC 설비에 접근할 수 있으며, ESnet은 로렌스 버클리 국립 에너지 연구소에서도 관리하고 있다.

프로젝트

NERSC 직원들은 계산 과학을 발전시키기 위해 많은 특별 프로젝트를 주도하고 있으며 또한 엑사스케일 시대를 위한 더 넓은 연구 커뮤니티를 준비하는데 도움을 주고 있다. 예는 다음과 같다.

NESAP: NERSC Exascale Science Applications Program은 NERSC가 코드 팀, 라이브러리 및 도구 개발자들과 협력하여 코리의 다핵심 아키텍처를 가장 효과적으로 활용할 수 있도록 중요한 애플리케이션을 준비하고 있는 협력적 노력이다. NESAP는 연구자들이 새로운 아키텍처의 적용 코드를 준비하고 에너지 과학부의 임무를 진전시키는데 도움을 줄 수 있는 중요한 기회를 나타낸다. NESAP 파트너십은 인텔과 크레이 직원과의 초기 하드웨어, 특별 교육 및 준비 세션에 대한 액세스를 제공하여 20개 프로젝트가 NERSC, Cray, Intel과 협력할 수 있도록 한다. 이 20개 중 8개는 또한 박사후 연구자가 에너지 효율 다핵심 시스템과 관련된 계산 과학 문제를 조사할 기회를 가질 것이다.

시프터=NERSC는 도커와 유사한 리눅스 컨테이너 기술을 구현해 HPC 시스템의 유연성과 유용성을 높이기 위해 노력하고 있다. NERSC 직원이 개발한 시프터는 도커 컨테이너 기반의 오픈소스 소프트웨어 툴로, NERSC 사용자가 실험 시설에서 데이터셋을 보다 쉽게 분석할 수 있다. 그러한 컨테이너는 애플리케이션을 기본 OS 파일의 일부를 포함한 전체 소프트웨어 스택과 함께 패키징할 수 있도록 하며 필요한 사용자 환경 변수와 애플리케이션 "엔트리 포인트"를 정의할 수 있다.

HPC4Mfg(제조용 고성능 컴퓨팅): NERSC는 DOE의 국가 연구소의 전문가들이 제조 산업 구성원들과 직접 협력하여 제조 c를 해결하기 위해 HPC(고성능 컴퓨팅)의 채택 또는 선진화 방법을 가르칠 수 있는 생태계를 조성하기 위해 노력하는 3개의 DOE 슈퍼컴퓨팅 센터 중 하나이다.에너지 효율 증대, 환경 영향 감소 및 청정에너지 기술 선진화를 목표로 한 훈장. 이 프로젝트는 로렌스 리버모어 국립 연구소가 주도하고 있다.

NERSC의 사용자 커뮤니티

2016년에 NERSC는 약 30억 시간 슈퍼컴퓨팅 시간을 사용하는 대학, 국립 연구소, 업계로부터 약 7,000명의 활성 사용자를 지원했다. NERSC는 전 세계 45개국뿐만 아니라 미국 전역의 49개 주에 사용자가 있다.

대학 연구진이 2016년 전체 컴퓨팅 시간(123만 명)의 절반 가량을 차지했고, DOE 연구실(151만 명), 기타 정부 연구실(1억5700만 명), 업계(3200만 명), 비영리 연구실(100만 명) 순이었다.

상위 10개 연구 분야(컴퓨팅 시간 기준)는 핵융합에너지, 재료과학, 기후, 격자 QCD, 화학, 천체물리학, 고에너지물리학, 핵물리학, 컴퓨터과학, 지질학 등이다.

NERSC를 사용하는 129개 대학 중 캘리포니아 샌디에이고 대학이 애리조나대, 매사추세츠공대, 캘리포니아대 버클리대, 프린스턴대, 캘리포니아대 로스엔젤레스대, 켄터키대, 어빈대, 조지 W.애싱턴 대학과 시카고 대학이 10위권 안에 들었다.

지리적으로 NERSC 사용자 중 5853명이 북미, 30명 남미, 7명 아프리카, 335명 중동/아시아 태평양 지역, 662명 유럽에 있다.

참조

  1. ^ "Cori Cray XC40 2016". www.nersc.gov. Retrieved 2017-03-23.
  2. ^ "November 2016 TOP500 Supercomputer Sites". TOP500. Retrieved 2017-03-23.
  3. ^ "Berkeley Lab Opens State-of-the-Art Facility for Computational Science Berkeley Lab". News Center. 2015-11-12. Retrieved 2018-02-08.
  4. ^ "Perlmutter".
  5. ^ "Cori Intel Xeon Phi (KNL) Nodes". www.nersc.gov. Retrieved 2018-02-09.
  6. ^ "Cori Supercomputer Now Fully Installed at Berkeley Lab". www.nersc.gov. Retrieved 2018-02-09.
  7. ^ "NERSC's Edison Supercomputer to Retire after Five Years of Service".
  8. ^ "About". www.nersc.gov. Retrieved 2018-02-08.

외부 링크