中国标准故事之五 高性能计算机标准：与高手过招

        高性能计算机一直是关系到国家安全和国民经济重要部门的关键技术装备。国防、信息安全、石油勘探、气象预报、生物制药、工程仿真、科学计算、商业计算等都对高性能计算机提出旺盛的需求，我国国民经济和社会的可持续发展越来越离不开高性能计算机。

       高性能计算机在解决我国安全威胁、提高我国产业的自主设计能力和核心竞争力等方面有不可替代的作用。没有自己的高性能计算机，我国很多领域的科技创新无法突破，更多行业的信息化无法得到整合和提升，国防安全和国家长期发展将受制于人。美国正是利用高性能计算机设计了在海湾战争和南斯拉夫战争中使用的高性能武器，获得战争的制空和制海权，也正是利用高性能计算机设计和生产了大量高科技产品，在国民经济和人民生活的提高中发挥了极其重要的作用。所以高性能计算机发展水平是衡量一个国家综合国力和国际竞争力的重要指标，是一个国家科技实力的综合体现。

      3·28：高标委，拐点

      2007年3月28日，在信息产业部、科技部、国家发改委、中电标协等相关领导机构的支持下，高性能计算机标准工作委员会(简称高标委)成立仪式在北京饭店隆重举行。从此，中国有了自己的高性能计算机标准组织。联想、华为、中兴通讯、神州龙芯、上海超算、东方通、AMD等近30家会员单位代表悉数到场，见证了中国高性能计算机产业的历史性时刻。
   

      计算机专家李国杰院士高度赞赏了成立高性能计算机标准工作委员会的现实性和重要性，同时又指出高性能计算机标准工作委员会应秉承公开、公正、准确、协商一致的原则制定高性能计算机技术标准，积极参与国际标准化活动，从而凸显高性能计算机标准工作委员会在占领技术制高点和扩大市场方面的重要作用。
  

      刚刚接过高标委主任聘书的曙光公司总裁历军指出，由于目前国际上三大标准化组织当中，没有一个系统描述高性能计算机和高性能服务器的标准以及标准组织的存在，因而国产品牌具有后发优势和主动权。历军强调，标准要重新详细制定，根据不同硬件和软件来详细制定标准，十分必要，十分迫切。现在在业界拥有一些事实上的标准，但是这些标准都是以企业来主导的，他们之间没有沟通协调机制，造成标准的孤岛，造成使用者频繁地在各标准当中转换，甚至有时候无所适从。研发人员也不得不花大量精力做大量重复劳动，造成社会资源的浪费。如果我们没有自己的标准，中国高性能计算机产业在未来市场竞争当中也将面临更加严峻的挑战。高性能计算机标准工作委员会的成立给我国高性能计算机的发展带来了更好的环境和机遇。
　　

       2007年3月28日，这天，中国高性能计算机产业迎来拐点，从此，中国有了自己的高性能计算机标准组织，以标准化为依托的中国高性能计算机产业化从这一天拉开序幕！

    “刀片”正在切入……

       当前，机群技术的日益普及已经深刻影响了高性能计算机产业的发展，并推动全球高性能计算机产业进入一个平民化时代，俗称“泛高性能计算时代”。高性能计算机的工业标准化、高可用化、专用化、安全化、智能化是其主要特征。
   

       基于机群系统建立的高性能计算机涉及整机构架、存储、通信、安全等多个技术模块的协同工作，技术体系复杂多样，如果没有统一的技术标准，将难以形成规模效益，并严重阻碍产业的发展。刀片式服务器技术的发展使得这一问题尤为突出。
   

       刀片式服务器技术的成熟发展使其构建机群系统已成为主流，配置上7U、10U或19U，双核或四核、双路或四路、AMD Opteron或Intel Xeon多种多样。刀片式服务器在技术进步上主要体现如下几个方面：

       第一，更为灵活有效的远程监控，如KVM over IP、远程部件上下电管理；

       第二，更智能的系统管理，如动态功率管理、智能冷却管理；

       第三，更简单易用的维护手段，如集成共享的USB设备、虚拟USB设备的远程连接、远程系统部署；

       第四，更高程度的部件耦合，如存储、交换、KVM部件都能融合在刀片服务器内；

       第五，更灵活的扩展度，如支持I/O扩展和网络扩展。刀片式服务器已广泛应用于电信、金融、教育、企业数据中心等诸多核心业务领域，刀片式服务器泛应用期将在2007年拉开帷幕。
   

       为抢占高性能计算机规模发展的先机，欧、美、日等发达国家正不断加大对高性能机技术与标准的研发投入，并试图通过成立行业联盟制定标准来控制整个产业的走向。这一趋势在市场上的体现更为明显，根据IDC的预测，到2009年，刀片服务器在整个服务器市场份额将会超过25%，出货量280万台，收入超过100亿美元。

       Gartner的数据则更是显示，2006年IBM、HP两家占领了全球74%的刀片服务器市场，中国市场本土厂商的占有率则是微乎其微，大多数国内服务器厂商都在贴牌销售国外服务器厂商刀片式服务器产品。从技术发展趋势来说，每次“HPC全球TOP500排行榜”的公布不仅全面反映当前高性能计算领域的最新成就，而且预示着未来高性能计算的发展方向。毋庸置疑，TOP500已经成为高性能计算领域的晴雨表。2006年11月份，全球超级计算机TOP500排名中就有70套超级计算机系统使用了IBM的Blade　Center刀片服务器。2006年中国高性能计算机TOP100排行榜中前10名中仍然有9台是机群，且有6台是刀片；其中有5台刀片用在地球物理领域。
　　

      2005年初，曾宇(现任高标委秘书长)正是看到了这一趋势，敏锐地感觉到了刀片式服务器对中国服务器产业的重要性，并且他认定：“在多核、节能等技术的推动下，刀片式服务器必将是未来工业标准化百万亿次超级计算机的主流载体。”怎么办，一方面是技术发展的必然趋势，另一方面是刀片服务器市场的沦陷。2005年的中国，刀片式服务器市场基本上就是国外刀片式服务器的市场，IBM、HP、Dell占据大好河山。并且IBM早就成立了针对刀片服务器的Blade　Org联盟，这个联盟自IBM和Intel于2004年9月开放Blade　Center设计规范以来，已经有超过260家公司宣布使用Blade　Center设计规范，超过350家技术和解决方案合作伙伴参加了Blade　Center联盟计划，形成了包括存储、交换、KVM、操作系统、中间件等厂商的全生态产业链。毫无疑问，国外服务器巨头正是想利用服务器技术的升级换代之机，获取绝对的技术话语权，从而形成垄断。
   

      曾宇的忧虑和历军的忧虑完全一致。经过好几次深入讨论，历军最后拍板，别无选择，没有退路，只有破釜沉舟、背水一战。“如果我们现在还没有做好准备，我们可能要永远错过这趟开往春天的地铁，并且将滑向民族服务器产业萧条的寒冬！因此，我们只有做自己民族的刀片式服务器产品，我们只有组建自己的刀片式服务器联盟，才能抵挡国外服务器企业的进攻，才能避免走向中国民族高性能计算机产业的滑铁卢！”曾宇在回忆起当时的情况时说道。

      我们要做标准

　　北京，2005年的秋天，秋高气爽，阳光明媚。
　　

      然而，对历军和曾宇来说，这个秋天并不平静。他们已不满足于只是在文章里谈谈中国刀片式服务器标准的重要性了。曾宇开始牵头联系一些企业，带着他们到信息产业部科技司去汇报相关情况。当时正值信息产业部创新电子信息产业标准化运行机制，充分发挥中国电子工业标准化技术协会的社团功能，打造中电标协这一电子信息产业标准化新的工作平台，以适应市场经济条件下电子信息产业标准化工作的新形势和新要求这一全新标准化运行机制改革的试点期。

      信息产业部正在进行市场经济条件下电子信息产业标准化工作的积极探索和尝试，这一全新标准化思路以企业为主体，联合社会各方面力量开放地开展标准的研究制定工作。中电标协常利民在听取了曾宇等人的情况介绍后立即向信息产业部科技司韩俊副司长汇报了这一情况。刀片式服务器当前全球的竞争现状以及国内刀片服务器市场的态势引起了韩俊的高度重视。韩俊立即指示，尽快组织相关的企业、科研单位召开研讨会，研究刀片式服务器技术的发展趋势及标准现状。
　　

      与此同时，一直关注中国IT自主创新和民族工业的中国科学院计算所所长李国杰院士，也利用其国家信息政策顾问的身份和影响力，建议在未来国家技术规划中将高性能计算产业作为国家重点产业保护起来。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》终于把高性能计算机作为重点支持领域。在这个过程中，李国杰院士发挥了其他人不可替代的作用。
　　

      2006年8月18日，经过前期大量服务器技术及标准预研准备，“高性能计算机标准工作委员会筹备会暨中国高性能计算机技术与标准研讨会”在北京召开。韩俊、李国杰、伍浩、孙凝晖、孟丹等信息产业部、国家发改委、中科院领导及高性能计算机领域专家、用户代表等近100人参加了会议。会议由常利民主持，包括曙光公司、中科院计算机技术研究所、信息产业部软件与集成电路促进中心(CSIP)、飞思卡尔半导体有限公司、东方通科技有限公司等近30家高性能计算机领域“产、学、研、用”企事业单位参加了会议。

      会议气氛非常活跃，历军在会上指出：“中国高性能计算机领域急需标准！”并指出，“标准缺失带来的种种弊端日益突显：复杂而难以对接的系统延长了用户的装配时间，增加了使用成本，也影响到高性能计算机的普及速度；无统一的标准也使得产业链上下游各厂商难以协同，从而难以发挥整合优势；同时，在涉及到国家安全的一些高性能计算领域，国外企业为了维持其垄断地位，在一些关键的技术接口规范方面不向外界开放。”孙凝晖、孟丹等高性能计算机专家也认为无论从市场、产业和国家利益角度来看，高性能计算机领域都急需一套统一并且能对产业发展起到良性推动作用的标准。
　　

      在高性能计算机领域成立标准组织得到了与会者的一致拥护。曾宇代表中电标协高性能计算机标准工作委员会发起单位宣读倡议书，倡议国内产学研用企事业单位联合制定具有我国自主知识产权的高性能计算机技术标准，共同促进我国高性能计算机产业快速健康发展，23家发起单位联合签署倡议书。历军作为筹委会发起人和与会代表就其关心的问题交流了看法，并讨论了委员会的运作机制和标准制定等问题，拟定了筹委会工作计划，着手筹备中电标协高性能计算机标准工作委员会的成立和推进我国高性能计算机相关标准的制定工作。
　　

      “筹委会的召开标志着中国高性能计算机标准的拟定开始全面展开。”曾宇在谈到筹备会时介绍说。

      第一次委员会议

　  高性能计算机标准工作委员会第一次全体委员会议3月28日下午在北京饭店召开。此次亮相的全体委员涉及芯片、操作系统、服务器、交换存储、基础架构等领域，可以说会员单位由高性能计算机产业链产、学、研、用等企事业单位组成，具有广泛的代表性。
　　

      历军主持会议。经过征求会员单位的广泛建议和对高性能计算机产业发展趋势的调研，高性能计算机标准工作委员会建立了未来中国高性能计算机标准框架，建议从刀片式服务器、个人高性能计算机、机群操作系统、安全、高性能计算机应用、基础架构等诸多方面形成中国高性能计算机标准框架体系。并建议从最紧迫、最关键、最能出成果的领域入手首先拟定机群操作系统标准和中国刀片式服务器标准。
　　

      会议决定2007年高性能计算机标准工作委员会的主要工作是围绕刀片式服务器领域推出刀片式服务器计算刀片、存储、交换、管理、基础架构等系列标准，从而推动中国民族刀片式服务器产业链健康良性发展。
　　

      高性能计算机标准工作委员会迈出的第一步就是拟定中国刀片服务器标准和机群远程监控管理标准。中国刀片式服务器标准拟从刀片式服务器基础架构、刀片式服务器监控管理、计算刀片、刀片式服务器交换模块、刀片式服务器存储模块等几方面展开。
　　

      2007年4月，信息产业部科技司正式发布了《关于下达2007年度第一批电子行业标准科研计划的通知》，由高性能计算机标准工作委员会申报的《机群操作系统远程监控技术要求》和《刀片式服务器管理模块技术要求》两项电子行业标准草案正式通过了信息产业部相关司局协调会议立项审议，项目编号分别为S07018-T和S07019-T。据曾宇透露，这是国内首次高性能计算机相关标准得到主管部门批准，开始进入制定阶段。

       跨国厂商的恐慌

　   由于高性能计算机在国防、石油、气象、生物、金融等核心行业应用的重要性，出于冷战思维的需要，某些发达国家已将其核心技术和产品限制出口，防止其他国家掌握相关的技术。在中国高性能计算机技术水平、产业化的高速发展的大形势下，高性能计算机标准工作委员会成立马上引起了一些国家的猜疑。比如某国国立大学的一名教授通过互联网了解到了中国成立了高性能计算机标准工作组织，在没有对事实情况考证的情况下，向该国国会提交了报告，声称这是中国图谋在高性能计算机领域内霸权，建议对该国在高性能计算机领域内的技术、产品出口采取更加严格的限制。
　　

      高性能计算机标准工作委员会的成立也让一些国外的服务器巨头感到了恐慌，IBM高管2007年6月出席在北京举办的IBM Blade　Center刀片服务器新品发布会上放言中国本地服务器标准不会成功。
　　

       针对这些不和谐的言论，曾宇指出：“中国做高性能计算机标准，就是为了保护用户的利益，让广大的高性能计算机用户能花很低的价钱，就能买到高效能的高性能计算机产品。”据曾宇介绍，作为财政部的评标专家，他经常能看到国外的服务器巨头通过某项并不关键的技术来提高竞争门槛，有些国外服务器企业甚至通过设置专用的芯片、专用的操作系统这些技术指标来高价销售他们积压过时的服务器产品。

      “IBM从华登国际筹集了1亿美金来支持他的Blade Org联盟，来推广IBM的刀片式服务器企业标准，想占领未来高性能计算机市场的野心昭然彰显。而其IBM Blade Center刀片服务器标准也并没有公开其全部技术细节，目前Blade　Center联盟不对外开放背板与控制部分的接口与规范。国外某些服务器巨头其目的非常明显，就是要在服务器技术升级之际，基于刀片式服务器的整合性和排他性等特点，形成技术垄断，从而垄断市场。”
　　

      曾宇说：“如果我们不做自己的服务器标准，如果我们在这场竞争中不能获得自己的技术话语权，我们面临的将是民族服务器产业的消亡。”
　　

     中国做标准最大的障碍就是与国际巨头的博弈。国外对我国自主制定标准一向持“否定”态度，由于标准之争的实质是利益之争，我国要想在自主标准上争取到更大范围的认同，首先要与国际巨头保持一定的竞合关系，同时，我们会积极联合和争取国内绝大部分服务器厂商加入到我们的阵营中来，形成一股较强的合力。

     据历军介绍，当前在ISO/IEC/ITU三大国际标准组织中尚无系统描述高性能计算机的标准和标准组存在。但由于高性能计算机是一整套各类IT技术的整合体，在各类目前存在的高性能计算机产品中大量采用了ISO/IEC/ITU标准体系中对各功能子模块的技术标准，被引用的ISO/IEC/ITU技术标准包括：光纤传输标准、以太网传输标准、Infiniband传输标准、IDE磁盘驱动标准、SATA磁盘驱动标准、SAS、RAID、iSCSI、PCI/PCI-Express总线标准等，由于上述标准是各类计算与通信类IT产品的基础技术标准，在现存的各类高性能计算机产品中均加以采用，但在ISO/IEC/ITU标准中未形成特定的针对刀片服务器等高性能计算机的技术标准组。未来高性能计算机标准工作委员会将基于自主知识产权与国际相关标准进行合作与相互融合，并将积极参与到国际相关标准的制定工作中去。

     接受产业化考验

　　众所周知，标准之争的背后其实是利益之争，标准制定本身只是万里长征第一步，能否得到产业链上下游企业以及最终用户的支持，则是关系到标准能否顺利实现产业化的关键。为了促进标准的产业化，高性能计算机标准工作委员会推出了四大措施。
　　

     首先，要继续加大和完善高性能计算机标准的制定工作，当前首要任务是完善刀片式服务器系列标准以及机群操作系统系列标准，以规范在刀片式服务器以及机群操作系统、机群监控管理中间件等诸多方面的技术接口和性能规范。
　　

     其次，以刀片式服务器为切入点，争取更多的民族高性能计算机产业链上下游企业的加盟，形成合力，共同对抗国外巨头的刀片式服务器产业联盟。“我们是用开放的原则来做标准，当前，已经有联想、华为、中科红旗等30多家会员单位，我们会继续争取其他民族服务器企业加盟。”曾宇介绍说。在扩大刀片服务器产业联盟的过程中，我们也会秉承公平、公正、公开的原则欢迎国外服务器厂商加入，HP、Sun等国外服务器企业已在和我们洽谈，寻求加入高性能计算机标准工作委员会的可能性。Intel日前也在和我们积极沟通，寻求Intel刀片服务器标准和高性能计算机标准工作委员会合作的可行性。
　　

      第三，由国内高性能计算机行业应用用户代表单位牵头，在石油、气象、电信、金融、生物计算、国防等国家关键战略应用领域拟定高性能计算机行业应用标准，包括性能评测、安全、可靠性、效能等诸多技术要求，从而真正保护中国广大高性能计算机用户利益。“这方面工作将从2008年全面展开，但现在已经得到了一些用户的积极响应，如中国移动、中石油BGP、北京气象局、上海超算中心等。”据曾宇透露，“有人说这是理想主义，但在我看来，制定高性能计算机行业标准，不光要做，而且要先从国家关键战略行业应用做，其意义深远。”
　　

     第四，全面构建知识产权体系以及推动和国内外高性能计算机学术机构、科研机构和国际标准组织的合作，从而更好地推动中国高性能计算机标准的发展。当前高性能计算机标准工作委员会已和中国计算机学会高性能计算专委会合作，进行相关技术的合作交流，同时，高性能计算机标准工作委员会也将在2007年和国外若干学术机构举行一系列的研讨会，以推动中国高性能计算机产业的发展。
　　

      高性能计算机标准工作委员会同时在标准架构上考虑了未来技术发展的趋势，其中个人高性能计算机标准体系构建工作将在2008年全面展开。据曾宇介绍，在多核、并行技术等推动下，个人高性能计算机技术慢慢浮出水面，个人高性能计算机技术的发展对硬件、编程语言、操作系统、应用软件都将带来深刻的变革，并对产业带来重新洗牌的机会。做好个人高性能计算机标准的前瞻性预研工作，对未来我国的信息产业发展影响深远。