这一届科研计算人赶DDL红宝书：学生篇
问：实验室的硬件条件好坏对你的科研有多大影响？
答：啥条件都行，没有影响。
我们坚信以下三点：
1、科学家就是专门负责搞科研的；
2、不依赖别人，你的研究效率和节奏必须掌握在你自己手里；
3、不管是尝试有风险的新颖项目，还是运用深度学习手段，科研多试错才能出好东西。
有老师跟我们吐槽说，一天天地忙着维护环境，整得跟运维工程师一样了，太耽误事儿。想找学生帮忙吧，他们很多也不懂啊~
老师们的硕博后们也苦不堪言，本专业要学的东西已经多到爆炸，又要理论还要搞实验，还要学大量计算机专业知识……
你这边数据刚拿到手，别人文章都发了……救救孩子吧。
守着大把机器的，不见得有恃无恐；
得不到的，永远在骚动，甚至还会掉头发。。。
我们为这一届科研计算人准备的赶DDL红宝书分为上下两篇：
《学生篇》
一、你们具体怎么帮我们搞科研的？展开说说二、在云上和在本地跑任务有什么区别？三、我自己也会上云，为啥要选你们？四、你们跟超算比怎么样，有区别吗？
《老师篇》
五、我是一个老师，你们对我的科研工作/团队管理有什么帮助？六、我是药物/生物/化学专业方向的，你们能做到什么程度？七、我是集成电路/微电子专业方向的，你们能做到什么程度？八、我是力学/热能/机械工程专业方向的，你们能做到什么程度？
你想问的，这里都有答案。
你想要的，我们能提供更多。
以下是学生篇
一
你们具体怎么帮我们搞科研的？展开说说？
1、你们面向的是哪些科研方向的人？
四大类：
集成电路/微电子专业方向，包括物理电子学/电路与系统/微电子学与固体电子学等专业；
药物/生物/化学专业方向，包括生物化学与分子生物学/化学工程/生物化学/生物工程/药物化学/分析化学/高分子化学与物理等专业；
力学/热能/机械工程专业方向，包括流体力学/工程力学/机械制造及其自动化/车辆工程/工程热物理/热能工程/动力机械及工程/流体机械及工程/航空宇航制造工程等专业；
以及高校或科研机构的AI训练平台、虚拟仿真实验室等等。
2、你们是怎么帮助我们这些搞科研的人的？
两点结论：
1、让大家更专心做科研，提升高校及科研机构师生的整体科研效率，让IT能力跟上科研能力。
2、避免大家因为资源不够而不得不选择短平快的研究，不敢尝试。
具体分成以下四个维度：
一整套针对应用优化的自动化科研环境，即开即用；
海量资源加智能决策辅助，大幅提升计算效率同时降低成本；
有针对老师需求的独特场景（这一点后续单独展开）；
让IT能力跟上科研能力，可视化操作，轻松上手。
3、你们是通过哪些手段大幅提升计算效率的？
应用云端优化、即开即用的云平台、云端海量资源、Auto-Scale、调度器……
具体可见以下实证：
Auto-Scale这支仙女棒如何大幅提升Virtuoso仿真效率？
LS-DYNA求解效率深度测评 │ 六种规模，本地VS云端5种不同硬件配置
怎么把需要45天的突发性Fluent仿真计算缩短到4天之内？
提速2920倍！用AutoDock Vina对接2800万个分子
从4天到1.75小时，如何让Bladed仿真效率提升55倍？
4、一整套科研环境指什么？
包括了应用环境和底层的运行环境。
我们为用户提供从登录桌面、打开应用、配置、提交任务、自动上云开机运行任务并自动关机、查看结果进行调试……用户所需要的操作与本地几乎完全一致，每一步只需在平台上使用鼠标简单点选即可完成。
5、具体降低了什么工作量？
整套自动化环境避免了大量手动操作，也降低了出错概率。
工具的最大价值，是把人从机械性的重复劳动中解放出来，腾出时间来思考更重要的事。
比如，
一百个任务一个个手动写？一百台机器一个个登陆上去装应用，配置环境？任务跑着跑着失败了，手动一个个重来？
避免重复劳动，一次操作完成所有需要手动一次次做的事，一百次就忍了，一千次，一万次呢？
也不需要团队每个人重复一遍同样的学习过程，做个模板它不香吗？
6、你们说的应用或者任务，指的是什么？
药物/生物/化学/集成电路/微电子/力学/热能/机械工程/人工智能专业相关的软件/工具。
药物/生物/化学方向的有Autodock Vina、NetMHC、Qvina、Amber、MaterialsStudio、GATK、VASP、Rosetta、Schrödinger、BCFtools、Gromacs、FastQC、DeltaVina、Gaussian等；
集成电路/微电子方向的有Innovus、Spectre、Genus、Dracula、Virtuoso、Ncsim、PowerSI、Xcelium、PT、DC、VCS、VC、FM、Verdi、OPC Proteus、Tmax2、HSPICE、Spyglass、Starrc、Calibre、Tessent、nmLVS、nmDRC、xACT、xL、xRC等；
力学/热能/机械工程方向的有Abaqus、Autodesk、Bladed、CFX、COMSOL、Fluent、HyperWorks、LS-DYNA、Matlab、Mechanical、MSC Adams、MSC Nastran、StarCCM、SOLIDWORKS、VASP、WRF等；
人工智能方向的有Pytorch、Mxnet、Tensorflow、Caffe2、Miniconda、Scikit Learn/OpenCV、Pylearn2、Keras等。
7、你们和这些软件/工具，有什么区别呢？
一句话概括，我们是EDA/CAE/CFD/生物/化学/AI计算云平台，通过我们可以在短时间内调集海量资源，为上述软件/工具加速，从而抢在各种科研deadline之前跑完任务，拿到结果。
关于我们的其他优势与技术能力，可以通过后面的问题了解。
8、你们哪里来的计算资源？
目前我们从多家云厂商调集海量多云资源。
9、有时候为了抢几台机器都要跟实验室的师兄弟姐妹斗智斗勇，你们的资源真有那么多？
云上资源非常多，我们曾经根据IDC报告推测国内云厂商的服务器总量超过116万台，2020年中国公有云服务市场的全球占比为6.5%，可大致估算出全球公有云厂商的服务器总量超过千万台。
重点是，这些机器都是可用资源。
10、支持AWS/华为云/GCP/Azure/阿里云/腾讯云……吗？
国内外主流云厂商我们都支持。
11、你们跟云厂商有什么区别？
我们是从应用出发，为应用定义的云平台。
而云厂商主要在IaaS层，距离用户的实际应用还有非常长的距离。
在云的基础架构和应用之间，需要借助应用优化、多云环境支持等方式来满足用户需求。
12、那我直接用云厂商是不是就行了？
参考上一个答案。
直接用云厂商需要做大量的IT调试，而我们已经对接了众多主流云厂商的API，可以用统一的方式方法完成自动化部署，简化用户使用云资源的方式，降低学习成本，帮助用户高效地用好云，将精力集中在科研任务上。
13、听说还有个云管平台，跟你们有什么不同？
我们更贴近应用，在云管平台之上。
具体可查看《灵魂画师，在线科普多云平台/CMP云管平台/中间件/虚拟化/容器是个啥》
14、之前上过云，发现有些类型的资源比较少（如部分型号的GPU），需要分别从几个不同云厂商调资源，你们支持吗？
我们支持多云。
多云指使用来自多个云厂商的多种服务，可以最大限度利用不同云厂商的不同优势，就像你说的从几个不同云厂商调资源。而在产品价格、地域选择，多云也更有优势。
15、云上的虚拟机靠谱吗？性能可以吗？
放心，性能相当，并可以更好。
两方面原因：
1、云上的硬件更新快（详见第54问）；
2、云上虚拟化性能逐步接近裸机。
16、各个云之间的虚拟机性能有差异吗？我不会选怎么办？
有。我们可以为用户提供专业建议。
17、云上用的机型是超线程的还是物理核的？
大多数云厂商支持开启和关闭超线程。
18、我做的课题需要特定类型的计算资源，而且可能需要好几种，云上有GPU/大内存资源吗？
有，我们和云上的资源是保持同步的。
包括但不限于超大内存、超大硬盘、网络优化、GPU等资源，并且十分灵活，即开即用，随关随走。
我们对不同类型云端资源有非常详尽的研究分析，具体看《【2020新版】六家云厂商价格比较：AWS/阿里云/Azure/Google Cloud/华为云/腾讯云》
19、License在云上能正常用吗？
License无论在云上还是本地都能正常使用。
在这篇《EDA云实证Vol.4：国内最大规模OPC上云，5000核并行，效率提升53倍》中，我们将License Server分别部署在本地和云端，计算结果完全一致，集群运行均无中断，GUI启动均正常。
20、你们有自己的资源中心吗？
公有云以及第三方IDC合作共建的数据中心。
21、使用机器需要排队吗？
正常使用云上资源无需排队。
如果是上万核那种的，建议提前联系我们调配资源。
22、那启动机器需要多久？
除了特殊机型，启动单机的时间几乎可以忽略不计。
如果是集群，根据集群规模大小需要若干分钟的等待时间。
23、发paper、赶实验工期、开组会……我们经常会特别着急临时要跑一个任务，你们最快多久可以用上？
无需排队，即开即用，参考前两个问题。
24、半夜发现实验结果有问题，第二天就要交了，你们的资源随叫随到吗？
全程操作自服务，白天晚上没区别。
25、使用过程中遇到问题，你们有人支持吗？
我们大部分是自服务，如果你们遇到问题，我们也提供人工服务。
二
在云上和在本地跑任务有什么区别？
26、我现在常用的应用有好几个，都是直接放到云上就可以跑吗？
是的，我们不仅支持常规应用，也支持用户自定义安装。
原先在本地上怎么用，在云上就怎么用。
27、我在自己机器怎么跑应用，在云上就怎么跑吗？需要每次都配置吗？
不需要每次都配置。
一次配置，无限使用。
28、从来没上过云，你们的云平台用起来麻烦吗？
我们基本不会改变用户的使用习惯，配置完成之后，使用者跟原先的使用习惯是一致的。
我们支持WebVNC远程桌面接入和WebSSH远程命令行接入功能。
详见《CAE云实证Vol.5：怎么把需要45天的突发性Fluent仿真计算缩短到4天之内？》
29、搞不定命令行，你们支持图形界面登录吗？
我们支持Linux VNC，也支持Windows RDP。
30、多机并行跑任务真的特别快吗？
云端的一大特点，就是你用相同的钱，可以让1台机器跑100小时，也可以让100台机器跑1小时，后者就是多机并行，能够大大节省跑任务的时间。
效果参考问题3。
31、所有的应用都可以靠多机并行来提升效率吗？
不是所有的应用都支持，我们可以基于经验为用户提供建议。
有些应用本身不支持多进程处理，有些应用虽然支持分布式但对分布式支持并不好，也就无法依靠多机并行来提升效率，但我们可以通过为其寻找更适合的机型、提升自动化程度等多个角度来提升效率。
不同机型对应用效率的提升有多大？看这篇《CAE云实证Vol.5：怎么把需要45天的突发性Fluent仿真计算缩短到4天之内？》
32、使用你们的平台需要自己安装操作系统吗？
不需要，可以选择需要什么操作系统。
33、我跑的应用没有windows版本，你们支持linux系统吗？
支持。
34、云上可以支持集群吗？
可以。
我们支持LSF/SGE/Slurm集群。
35、我习惯了自己写代码，能不能直接通过代码来调集群？
对于本身对应用工作流的理解和编程能力超强的用户，我们提供更高级用户模式，可以直接根据自己写的脚本，通过Web浏览器选择新建集群，然后按需动态地在云端创建HPC集群。
36、云上的集群也像本地一样需要一台台部署吗？
不需要。
传统IT模式下，通常都是先构建一个固定规模的集群，然后提交任务，当全部任务结束后再关闭集群。
我们实现了云上集群的自动化部署，只需点击几个按钮，5-10分钟即可开启集群，并在任务结束后自动关机。详情可参考《EDA云实证Vol.1：从30天到17小时，如何让HSPICE仿真效率提升42倍？》
37、访问集群会很麻烦吗？
访问集群，既可以通过命令行，也可以通过WebVNC图形界面方式直接访问。
我们为所有用户免费提供WebVNC功能，自动化创建到访问集群：
1、通过Web浏览器登录fastone平台；
2、在Web界面新建集群、配置资源；
3、在已创建的集群点击WebVNC远程桌面图标（同时提供WebSSH远程命令行功能）；
4、跳转到虚拟桌面，可在该桌面中操作应用。
38、云端硬件该怎么选？有什么讲究吗？
需要根据具体的应用而定。
具体可参考下图：
三
我自己也会上云，为啥要选你们？
39、我之前用过云，为啥还要选你们？
我们对接了几乎所有的主流云厂商，多云的优势参见第14问。
我们还能带来许多其他方面的提升，具体可参考后面几个问题。
40、我们实验室里才几台机器，天天维护头就很大了，云上这么多机器还不得把自己搞秃了？
云上的运行环境都是自动化配置的，不需要人工干预，用户还可以通过平台进行统一管理和监控，方便易操作。
举个例子，我们的Auto-Scale功能可以自动监控用户提交的任务数量和资源的需求，动态按需地开启和关闭所需算力资源，在不够的时候，还能根据不同的用户策略，自动化调度本区域及其他区域的目标类型或相似类型实例资源。
所有操作都是自动化完成，无需用户干预。
下图就是开启Auto-Scale功能后，用户某项目一周之内所调用云端计算资源的动态情况。
其中橙色曲线为OD实例的使用状况，红色曲线为SPOT的使用状况。
可以看到整个阶段算力波峰为约3500核，而波谷只有650核左右。Auto-Scale功能可以根据任务运算情况动态开启云端资源，并在波峰过去后自动关闭，让资源的使用随着用户的需求自动扩张及缩小，最大程度匹配任务需求。具体戳《EDA云实证Vol.10：Auto-Scale这支仙女棒如何大幅提升Virtuoso仿真效率？》
41、是不是可以认为你们就是个调度器？
调度器是我们平台的一个重要组件。
42、你们这个调度器是怎么个智能法？
我们是基于用户策略的双层智能调度。
上层调度程序支持灵活的用户策略：
-基于位置
-基于性能
-基于成本
-基于团队/组织目标……
下层调度程序满足应用要求：
-基于Slurm/LSF/SGE/PBS的工作任务
-基于容器的K8S工作任务……
智能调度用户策略详情看这个《生信云实证Vol.3：提速2920倍！用AutoDockVina对接2800万个分子》
43、数据怎么做到云上、线下同步？
我们有专门的数据传输工具DM（Data Manager），让用户无需在多套认证系统之间切换，使用统一的身份认证即可传输数据，并自动关联云端集群进行计算，不改变其原有的使用习惯。
44、任务跑得怎么样可以在平台上监控吗？
提交任务后，可以在监控界面中查看任务和集群运行情况。
我们也可以在界面上查看任务运行的日志。
我们还支持实时查看任务本身的状态，比如Fluent的残差曲线，监控计算的收敛情况。
45、老师想搞深度学习，需要很多GPU，但有时候云上连几块GPU都很难抢到，怎么办？
一般来说单家云厂商的GPU可用资源是比较有限的，我们曾经在一个任务中成功地调用了155块NVIDIA Tesla V100，单个公有云厂商单区域资源未必能够随时满足这种需求。这里面就还涉及到跨云调度。
具体可以看《生信云实证Vol.6：155个GPU！多云场景下的Amber自由能计算》
46、我试过自己抢云厂商的SPOT，虽然确实很便宜，但非常难用，随时会断掉，你们对SPOT支持到什么程度？
由于SPOT一定会被抢走，我们的建议是用SPOT去算那些单个任务小总数却很多的东西。
比如生物/化学计算里的分子对接。常规分子对接任务几分钟即可算完，特别适合SPOT这种分分钟可能被抢走的状态。而且我们平台具备自动重试功能，一个任务被中断可以自动重新提交，任务之间互相不影响，重新提交单个任务影响很小。
四
你们跟超算比怎么样，有区别吗？
47、平时用超算经常排队用不到，你们说自己即开即用，难道你们的机器规模比超算还大？
确实比超算大，而且不在一个量级。
我们曾经盘点了中国已落成的主要超算中心的总节点数量，总数为54588个，其中未包括一些正在建设中的超算中心，以及小型超算中心。
即便加上这些数量，中国超算中心的总节点数量级也未过十万。
而根据IDC公布的中国公有云市场份额占比，阿里云以46.5万台服务器抢下了超过40%的市场份额，我们据此反推出国内云厂商的服务器总量超过116万台，超算中心与其完全不在一个数量级，可以看下图感受一下差距。
48、这么大规模的云资源，我们都能用吗？
短时间内可获取海量资源正是云资源特有的优势。
我们曾用AutoDock Vina上云，调用了十万核CPU资源做分子对接，详见《生信云实证Vol.3：提速2920倍！用AutoDock Vina对接2800万个分子》
49、GPU也一样能用吗？
可以，我们曾经在一个任务中调用了155块NVIDIA Tesla V100做Amber自由能计算，详见《生信云实证Vol.6：155个GPU！多云场景下的Amber自由能计算》
50、我们常用的超算中心机器配置比较固定，选择比较少，云上可以选吗？
云计算中心能够给用户提供更为丰富的计算资源选择。
如某公有云厂商的企业级云服务器分为通用型、计算型、内存型、大数据型、GPU型、本地SSD型、高主频型、FPGA型、弹性裸金属九大类，其中每一种类型还可以选择与不同存储和网络的组合，可根据需求自由选择。
51、你们支持的应用跟超算差不多吗？
我们支持所有主流科研应用，以及用户自编译的科研工具。
行业方向，除了生物/化学计算和CAE/CFD方向，还有集成电路设计EDA和AI框架。
52、不太懂IT，看到Linux就束手无策，我还能用你们这个云平台吗？
可以的，我们支持Windows系统。
另外，由于分布式计算场景大部分基于Linux系统，我们可为用户提供图形化界面，基本不改变操作习惯，通过简单的鼠标操作就可以跑任务，上手非常快。
53、怎么申请你们的资源？手续麻烦吗？周期要多久？
我们的云平台即开即用，3分钟即可使用，无需繁琐的申请流程。
而几乎每家超算中心都有一套申请、审核、使用流程，平均需要5.8个步骤。以国家超级计算天津中心为例，其步骤就多达8步。
54、我们学校的超算中心总是在用好多年前的旧机器，非常慢，实验室的情况稍微好一点，你们云上有新硬件吗？
你在云上随时可以用到最新的硬件。
举个例子，2019年4月3日上午，Intel在太平洋两岸近乎同步发布了代号Cascade Lake的第二代至强可扩展处理器。当天中午12点，国内某云厂商便宣布其基于Cascade Lake的全新一代通用计算增强型云服务器C6正式转为商用。
超算就要慢得多了，超算中心从规划设计到正式上线需要经历若干年的时间，能够在上线时配置当年上市的硬件已经是其规划能力的最佳体现，其最新硬件更新周期至少要以年为单位。
55、超算资源有时候跑着跑着就被强制回收了，你们也会有这种情况吗？
我们提供的是独占资源，不会被抢走。
56、我们之前用超算都是共享资源，不能改，也不能自己装一些组件，你们可以吗？
我们提供的是独占资源，用户拥有管理员权限，安装什么、如何使用均由用户自己做主。
57、用超算总感觉限制比较多，你们有什么限制吗？
我们的平台没有什么限制，连网即用。不但如此，我们提供的是一整套科研环境，详见第4问。
58、你们和超算还有什么区别？
具体可以看这篇《国内超算发展近40年，终于遇到了一个像样的对手》
本期的《这一届科研计算人赶DDL红宝书：学生篇》就到这里了。
在下一期《老师篇》中，我们将从老师视角和专业应用的角度出发，来看看高校计算云平台对科研工作所带来的帮助。
敬请期待哦~