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超级计算机是什么样子的？超级计算机可以用来玩游戏吗？超级计算机到底怎么用？

本视频包含：超级计算机的简单介绍、使用体验，以及超级计算机的基础使用方法。

感谢 @失败中的victor 在周末排除万难，从四处建楼的大学城中找到一片安静的小树林帮忙录音~

视频文字稿

很多人都听说过超级计算机，简称超算，它们是计算机性能的绝对顶峰，拥有不计其数的内存和CPU，因此速度非常快。最近新一期的top500榜单出炉，日本的富岳（Fugaku）超级计算机获得第一，我国的神威·太湖之光排在第四，天河二号排在第六。

看着榜单上超算无敌的计算能力，哪个爱搞机的男孩不想拥有一台超级计算机并且用来玩一局游戏呢？（看到你们谈配置我就感觉好笑.jpg）

最近因为毕业设计的需要，申请到了超算的试用账号，借这个机会带大家看看超算的样子，以及怎样去使用它。想象一下，打开超算，然后打开任务管理器，看到CPU那满屏幕数不尽的框框，比硬盘容量还要大的内存，在上面随心所欲地畅玩游戏，满满的逼格有没有！

不过很可惜，大多数超算都使用Linux系统，因此并不能像Windows直观地看到一堆框框，但CPU挤满屏幕的情形仍然可以看到，至于畅玩游戏，我们留个悬念最后再揭晓。

超算并非一台计算机，而是一个计算机集群。实体的超算，其实就是一排排装着很多服务器的机柜，由服务器组成节点，节点再汇集成为一个集群。各种任务被创建后提交到队列，由调度系统选择合适的计算节点来执行，对于超算的介绍网上有很多，这里就省略了。

要使用超算，首先要远程连接到登录节点，不同的超算的登录方式可能不一样，有的使用VPN连接，我的超算账号是从并行申请的，提供了一个网页桌面来登录。

首先，输入账号密码点击登录，进入了一个云桌面。点击SSH，连接，这里的超算账号是北京超级云计算中心A区的，然后就登录进去了。这是一个登录节点，用来给用户编译软件和发布任务，而不是用来直接执行任务。

先来看看这个登录节点的配置信息。系统是centos，看看版本号，centos 7.6.1810。看看内存，64G。看看cpu，intel的e5-2678v3。共有两个CPU，每个CPU有12个物理核心，没有开启超线程，因此逻辑核心和物理核心数量相同，加起来一共24个。

用top命令看看，top类似于windows的任务管理器，可以看到确实有24个cpu在这里，内存64G。因为做了安全设置，只能看到自己的进程，可以看到我们只有一个bash，一个top。

然后看看这台机的存储。923T，用的是lustre文件系统。我们再看看磁盘，只有一块四百多G的，猜测应该是480G的固态硬盘。

然后看看网卡，两个InfiniBand口，只用了一个，就这个ib0。我们一个个看，这个em1是千兆口，em2也是千兆，ib0是56G的。

硬件配置就看到这里。下面是这台超算的使用方法

这台超算用的是slurm任务调度系统，这个调度系统也用在天河二号上。我们可以用sinfo命令来看有哪些任务队列。

第一列 PARTITION 是队列名。

第二列 AVAIL 是队列可用情况，inact表示不可用，up表示可用 【加字幕】

第三列 TIMELIMIT 是作业运行时间限制，默认是 infinite 没有限制。

第四列 NODES 是节点数。

第五列 STATE 是节点状态，idle 是空闲节点，alloc 是已被占用节点，comp 是正在释放资源的节点，其他状态的节点都不可用。 【加字幕】

第六列 NODELIST 是节点列表。

我的账号允许使用的是标了星号的这几个amd_256队列。我们可以用 sinfo -p 队列名 来看指定队列的情况。

如果想知道我的账号目前跑了什么作业，可以用squeue命令查看。现在没有跑作业。然后我们用salloc命令来申请节点资源。现在再执行squeue，可以看到有一个作业了。这是分配到的节点。这是作业id，作业所在的队列，作业名，用户名，作业状态，运行时间，使用的节点数。

分配到节点后，我们就可以直接通过ssh连上对应的节点。看看这台机，启动了16天多，当前登录用户，只有我一个。系统是centos，7.6。内存是256G，CPU是EYPC 7452，有两块，共64核。

看看top命令，看看cpu数量。这个屏幕已经显示不下了。

然后我们看看存储，挂了一个14T的和一个923T的lustre文件系统。看看磁盘，啥都没有，猜测是通过网络启动的。看看网络，有这么几块网卡。只有两块接了线。看看ens8f0，是千兆的，再看看ib0，56G的。

列出当前目录看看，有这些文件，都是我之前放上去的。这些都是共享的，每个节点同一个账号登上去看到的都一样。

然后退出这个节点。看看当前作业，就是刚刚申请的那个。我们可以用scancel来取消这个作业。

怎么在超算上运行程序呢？举个例子，比如我有一个程序叫hostname，它的作用是输出当前机器的主机名。我可以用srun -N 节点数 -n 进程数 -p 队列名 然后加要执行的程序。像这条命令就是在两个节点上各运行一个hostname程序。可以看到返回了两行输出，就是运行程序的计算节点名字。接下来我把进程数改成4，也就是每个节点跑两个程序，再运行一次看看。可以看到这次有四行输出，每个计算节点都输出了两次名字。

实际上超算跑的程序是需要特别编写的，普通的程序这样子跑也只是相当于同时运行一次而已。要想真正发挥超算的性能，需要用到mpi（信息传递接口），专门用来编写并行程序的。下面以一个python脚本为例子为大家演示一下。

首先用module avail查看有哪些模块。然后我们加载python3.7.6这个模块。module list可以看我们当前加载了哪些模块。现在我们只加载了python3.7.6这个模块。

然后我们看看这个python的helloworld脚本。很简单，只有4行，首先导入mpi4py库，然后用Get_rank函数得到当前的进程编号，并且打印出来。我们用srun运行一下看看，使用两个节点，每个节点跑两个进程。可以看到四个进程分别输出了0到3四行文字。然后我们试试用满所有核心，一个节点是64核，两个节点就是128核。最后就输出了128行文字，进程号从0到127。

最后解答开头的悬念。单个超算节点的结构和普通计算机其实是一样的，只是性能更好，所以理论上超算是可以玩游戏的。如果想要同时使用多个超算节点的计算能力来玩一个游戏，也是可以实现的，但是需要游戏使用MPI进行单独开发，以便游戏可以在多个节点上运行。当然，目前也没有游戏厂商会愿意做这种事情，毕竟开发出来的游戏也没几个人玩得起，怎么赚钱呢？