在数字化与智能化浪潮的驱动下，AI正成为推动科研进步与产业升级的核心引擎。无论是气象模拟、海洋研究，还是医药研发、工业设计，算力已逐渐演变为关键资源，而智算中心则成为这一进程的重要承载平台。本文将深入探讨千P级AI算力集群的建设历程、技术挑战与创新解决方案。
智算中心：AI时代的算力基石
随着人工智能技术的迅猛发展，对高性能计算的需求呈现爆炸式增长。传统计算架构已难以满足大规模AI模型训练、复杂数学模拟和海量数据处理的需求。在此背景下，北京正阳恒卓科技有限公司（以下简称"正阳恒卓"）依托NVIDIA全栈式解决方案，为某超大型智算中心规划并交付了1000PFlops@FP16规模的算力集群。
该项目以NVIDIA H800 Tensor Core GPU作为核心算力引擎，结合NVIDIA Quantum InfiniBand高速网络与NVIDIA UFM®统一架构管理平台，构建起覆盖硬件基础设施、软件系统与运维服务的全生命周期方案。这一超大型智算中心实现了计算、存储与网络资源的高效协同，在跨机房部署等复杂场景下依然能够保障系统的稳定性与可扩展性，最终将算力密度提升至行业领先水平。
超大规模智算集群建设挑战
建设千P级规模的智算中心绝非易事，正阳恒卓在项目规划与实施阶段面临了三重核心挑战，这些挑战不仅考验着技术实力，更考验着项目团队的应变能力与创新思维。
网络架构的极致性能需求
该超算中心面向气候模拟、药物研发等需要大规模并行计算与海量数据交互的前沿任务，对网络架构提出了极高的性能要求。计算网络需实现400Gbps节点间通信，存储网络需达到200Gbps带宽，同时整体延迟需控制在亚微秒级别。这种近乎苛刻的性能指标，对网络拓扑设计与硬件选型提出了严峻挑战。
传统网络架构难以满足如此高的带宽和如此低的延迟要求，需要采用专为高性能计算设计的网络技术。同时，网络架构必须具备良好的可扩展性，能够随着算力需求的增长而平滑扩展，避免成为系统瓶颈。
大规模部署的物理限制
与以往同等规模项目通常需要6-12个月的建设周期相比，该项目被要求在3个月内完成跨A、B两个机房的硬件集成。其中，计算服务器位于A机房，存储与安全设备部署于B机房，这种跨机房部署模式带来了诸多物理限制。
最突出的问题是存储网络的跨机房布线需克服200G AOC线缆100米的传输距离限制。在实际部署中，机房间距往往接近这一极限，任何微小的位置偏差都可能导致线缆超长、信号衰减甚至无法部署。这种物理限制极大地增加了项目实施的复杂度和风险。
现场施工的适应性调整
在项目实施过程中，原设计的上走线方案与实际机房的下走线布局产生了冲突。这一变化导致线槽操作空间狭窄、焊接式设计穿线困难，工人需在无法站立行走的环境中作业，不仅施工环境恶劣，而且直接影响施工进度与质量。
面对这一困境，项目团队需要在极短时间内重新设计走线方案，并协调相关方调整机房基础设施。这种适应性调整不仅需要技术上的灵活性，还需要项目管理的高效协调能力。
系统性构建高效可靠的AI算力集群
面对上述挑战，正阳恒卓基于其在智算中心建设领域的丰富经验，提出了一系列创新性解决方案。这些方案不仅解决了眼前的技术难题，更为未来智算中心建设提供了宝贵经验。
高速互连：构建高效、低延迟的网络架构
网络是智算中心的神经网络，其性能直接决定了整个系统的计算效率。正阳恒卓采用了NVIDIA Quantum InfiniBand技术，构建了专为高性能计算设计的网络架构。
NVIDIA Quantum InfiniBand是全球唯一完全硬件卸载的网络计算平台，具备卓越的数据吞吐量和端口密度，并支持网络自愈、增强服务质量(QoS)、拥塞控制和动态路由等特性，使数据中心能够以更低的成本和复杂性实现出色性能和更高的总体应用程序吞吐量。
计算网络架构
在网络架构设计上，正阳恒卓采用了NVIDIA Quantum QM9790 NDR 400G InfiniBand交换机作为核心交换设备，构建了无阻塞胖树组网架构（包含8台Spine交换机和16台Leaf交换机）。这种架构保证了任意节点间的数据传输路径始终等价，避免了网络拥塞和带宽瓶颈，从而实现超低延迟和超高吞吐量，支撑现代工作负载在性能加速、可扩展性和功能丰富性方面的需求。
同时，部署了1000多条400G MPO线缆确保高速连接，总长度达20公里，通过精细化的机柜空间规划和布线路径设计，实现了高密度互连与稳定的高速传输，有效保障了大规模集群的高效运行。
存储网络架构
存储网络方面，采用NVIDIA Quantum QM8790 HDR 200G InfiniBand交换机作为核心设备，构建了Spine-Leaf架构（10台Spine和11台Leaf），使用400多条200G AOC线缆进行连接。这一架构不仅保证了存储节点之间的多路径并行访问能力，显著提升了I/O并发处理效率，还能在大规模并发读写时保持稳定的低延迟表现。
NVIDIA InfiniBand的SHARP™技术可卸载聚合通信运算、减少数据传输量并缩短消息传递时间；网络自愈功能能快速应对链路故障，实现远超软件方案的恢复速度；成熟的服务质量机制提供高级拥塞控制和动态路由；并支持多种网络拓扑及优化路由算法，从而进一步提升整体数据中心的吞吐效率和稳定性。
由此，整体系统在实际运行中实现了1TB/s级别的数据流动，为大数据分析、AI训练和科学计算工作负载提供了极高的存储吞吐能力。
复杂部署环境中的施工优化与调整
为解决跨机房布线难题，正阳恒卓团队需要克服200G AOC线缆最长100米的物理传输限制，而计算与存储设备分属A、B两个机房，距离接近极限。
针对这一困难，项目团队通过精确测量机房间距与设备位置，反复推演布线方案，最终合理规划交换机安装位置，确保所有跨机房连接线缆连接都严格控制在100米限制内。同时，跨机房AOC线缆采用了特殊保护套管，防止线缆受损，并在关键路径部署了冗余连接，保证了整体网络的稳定性和安全性。
高压之下，项目团队在仅有不到1周时间内完成了走线方案的全面重新设计，制定了精确到机柜和管槽的下走线规划图，并通过线缆长度自动计算工具快速生成并更新了上千条线缆的采购清单。这一过程不仅需要工程师对现场环境进行反复测量和建模，还要在极短时间内完成从设计到采购的全链条闭环。
为保障进度，正阳恒卓同步优化了施工计划与人员安排，将原本顺序式的施工转为多工序并行，增派数十名工程人员分批次开展布线作业，确保在拥挤、工人无法站立的机柜底部空间中依然能够有序推进。对于不合理的焊接式线槽，项目团队还协调相关方拆除并重新设计为卡扣式线槽，大幅提高了穿线效率，最终在紧迫工期内完成了高密度布线任务。
NVIDIA UFM平台赋能智算中心的智能化运维
在软件与管理层面，正阳恒卓为该超大型智算中心引入了NVIDIA UFM平台，这一平台能够实时监控网络的性能与健康状态，提供自动化故障诊断与报警，以及流量分析与优化建议。
NVIDIA UFM平台将增强的实时网络遥测与AI驱动的网络智能和分析相结合，为InfiniBand高性能数据中心网络的高效调配、监控、管理和预防性故障排除提供了强大支持。通过这一平台，运维团队能够及时发现潜在问题，避免故障发生，大幅提升了系统的可靠性和可用性。
打造科学计算平台，支撑多领域科研突破
通过正阳恒卓专业的技术方案和高效的落地实施，该智算中心项目在NVIDIA网络解决方案的赋能下取得了显著成果。这些成果不仅体现在技术指标上，更体现在对科研与产业发展的实际推动作用上。
技术成果
通过精准的网络架构设计与优化部署，该超大型智算中心实现了稳定、高效的集群互连。这不仅充分发挥了NVIDIA InfiniBand网络技术的潜力，还确保大规模分布式训练能够顺利进行，实现了规模扩展和硬件升级带来的性能提升。
系统稳定运行表现同样令人印象深刻，项目交付后持续稳定运行，实现了网络零宕机的优秀记录。这得益于NVIDIA UFM监控系统能够提前发现潜在问题，避免故障发生，为科研任务提供了稳定可靠的算力保障。
科研应用
在支持科研突破方面，该智算中心已经为多个大型科研项目提供了强大算力支持，加速了AI产业发展与数字化转型，包括：
- 气象领域：参与精细化气象预报，提高了天气预报的准确性和时效性；
- 海洋科学：与高校合作开展海洋环境模拟，支持海洋生态系统研究和气候变化分析；
- 医药研发：加速新药分子筛选与蛋白质结构解析，缩短药物研发周期；
- 工业领域：支持重工领域在高端装备制造中的仿真设计，大幅降低研发成本；
- 大型科技项目：支撑大飞机、深空探测等大型科技项目的计算需求。
AI基础设施建设是一个系统工程，需要从硬件到软件进行全面系统性开发，并将具备稳定性和高效性的技术进行封装，对用户尽可能透明。正阳恒卓通过这一项目，展示了高性能、高稳定性如何成为智算中心的基本能力和发展趋势。
构建智算生态新格局
这一超大型智算中心项目的成功，不仅推动了科研与产业的融合发展，也为智算建设积累了宝贵经验。正阳恒卓计划将该项目的成功实践推广至更多大型智算中心，并与高校共建联合实验室，培养新一代科学计算人才。
作为NVIDIA网络产品精英级合作伙伴，未来，正阳恒卓致力于将领先的智算中心网络解决方案应用于各行各业，助力更多行业实现智能化转型与升级，探索智算中心在智慧城市、生命科学、工业互联网等更多应用场景中的潜力。
结语
千P级AI算力集群的建设是AI基础设施发展的重要里程碑，它不仅解决了当前大规模AI计算的需求，更为未来更复杂的计算任务奠定了基础。通过这一项目，我们看到了技术创新与工程实践的完美结合，看到了在解决复杂挑战过程中涌现的智慧与勇气。
随着AI技术的不断深入应用，智算中心将扮演越来越重要的角色。未来，我们可以期待更多这样的超大规模算力集群投入使用，推动科学研究与产业创新达到新的高度，为人类社会的发展贡献更大的价值。
