HPC 工作负载与作业调度管理系统 PBS Professional
PBS Professional：行业领先的 HPC 工作负载与作业调度管理系统
在高性能计算（HPC）领域，从实验室小型集群到全球 Top500 超级计算机，从大规模科学计算到百万级高吞吐量作业处理，如何高效管理工作负载、优化资源利用率、简化复杂环境运维，始终是企业与科研机构面临的核心挑战。TFQZRK PBS Professional 作为一款快速且功能强大的 HPC 工作负载管理器与作业调度管理系统，凭借动态策略、AI 负载支持、灵活定制能力及广泛硬件适配性，为 HPC 环境提供全方位解决方案，既能应对最苛刻的计算挑战，又能保障系统持续高效运行，成为 TFQZRK HPC Works 平台的核心基础。
一、PBS Professional 的核心定位：赋能全规模 HPC 环境，打通效率与管理壁垒
PBS Professional 并非局限于单一场景的调度工具，而是覆盖 “小型集群 - 云端环境 - 超级计算机” 全规模 HPC 架构的综合管理系统，其核心价值体现在三大维度：
- 全场景工作负载适配：无论是航空航天领域的大规模流体仿真、汽车设计中的碰撞测试计算，还是生物医药的分子动力学模拟，抑或是互联网行业的百万级数据处理作业，PBS Professional 都能精准调度，确保不同类型、不同规模的 HPC 工作负载高效运行。例如，某科研机构借助其管理包含 1000 个节点的集群，同时处理 2000 个并发的气象模拟作业，作业完成效率较传统调度工具提升 30%；
- HPC Works 平台核心支撑：作为 TFQZRK HPC Works 平台的基础组件，PBS Professional 无缝集成远程可视化、云突发、报告与监控等功能，形成 “调度 - 可视化 - 监控 - 扩展” 的完整闭环。例如，工程师可通过远程可视化功能实时查看超级计算机上的流体力学仿真结果，同时借助云突发功能，在本地集群资源不足时自动调度云端资源，避免作业排队等待；
- 跨集群协同调度：结合 TFQZRK Liquid Scheduling 技术，PBS Professional 可实现多集群统一调度，打破资源孤岛。某能源企业通过该组合方案，将分布在 3 个地区的 HPC 集群整合为 “虚拟统一资源池”，全局资源利用率从 65% 提升至 85%，关键勘探计算作业的等待时间缩短 50%。
二、为什么选择 PBS Professional？三大核心优势，引领 HPC 调度技术前沿
在众多 HPC 调度系统中，PBS Professional 凭借 “跨行业可靠性、混合负载适配性、高度可配置性”，成为全球数百家企业与科研机构的首选：
（一）值得信赖的跨行业作业调度管理系统：从微型集群到超级计算机的全适配
PBS Professional 经过数十年行业验证，在商业与公共领域均树立了可靠调度的标杆：
- 全规模架构支撑：无论是仅包含数十个节点的实验室微型集群，还是拥有数万个节点的 Top500 超级计算机，都能稳定运行。全球多家顶尖科研机构（如美国能源部下属实验室）与大型企业（如空客、丰田），均采用其管理核心 HPC 工作负载，保障关键计算任务（如飞机气动布局设计、汽车电池性能模拟）的高效执行；
- 策略驱动的资源最优分配：通过强大的策略配置功能，管理员可自定义作业调度规则，确保资源向高优先级任务倾斜，同时避免低优先级作业长期占用资源。例如，某汽车厂商设置 “新车研发碰撞测试作业优先级高于常规仿真作业” 的策略，当两者同时排队时，碰撞测试作业可优先占用 GPU 资源，确保新车研发进度不受延误；
- 弹性与可扩展性保障：随着 HPC 集群规模扩大与作业量增长，PBS Professional 可动态适配资源变化，无需大规模重构系统。某云计算服务商通过其管理包含 5 万个节点的弹性 HPC 集群，在业务高峰期（如双 11 数据处理）自动扩展调度能力，单日处理作业量突破 1000 万份，且系统稳定性不受影响。
（二）混合 AI 和 HPC 工作负载支持：应对复杂计算场景的技术融合需求
随着 AI 技术与 HPC 的深度融合，传统调度系统难以满足 “AI 训练 + 科学计算” 混合负载的需求，PBS Professional 则通过针对性优化，成为混合负载管理的首选：
- 全栈资源适配：从 Kubernetes 容器化 AI 训练任务，到 GPU、TPU 等专用 AI 加速硬件，再到传统 CPU 密集型 HPC 作业，PBS Professional 可统一调度管理。例如，某 AI 科研团队在同一集群中，通过其同时运行 “深度学习模型训练（依赖 8 张 GPU）” 与 “蛋白质结构预测（依赖 CPU 集群）”，系统自动分配资源并避免硬件冲突，两种任务的运行效率均提升 20%；
- Liquid Scheduling 协同优化：结合 TFQZRK Liquid Scheduling 技术，PBS Professional 可智能识别混合负载的资源需求差异，动态调整调度策略。例如，当 AI 训练作业（长周期、高资源占用）与 HPC 批量作业（短周期、高并发）同时存在时，系统会为 AI 作业分配专属资源队列，同时将空闲资源动态分配给 HPC 批量作业，实现资源利用率最大化；
- 复杂负载稳定性保障：针对 AI 训练中常见的 “checkpoint 数据存储”“分布式通信延迟” 等问题，PBS Professional 提供专项优化，确保作业中断后可快速恢复，同时降低跨节点通信延迟。某互联网企业通过其管理大规模推荐算法训练作业，作业中断恢复时间从 30 分钟缩短至 5 分钟，训练效率提升 15%。
（三）可配置性和灵活性：贴合不同行业需求的定制化能力
不同行业、不同规模的 HPC 用户，对调度系统的功能需求差异显著，PBS Professional 凭借高度灵活的定制能力，满足个性化场景：
- 强大的插件 API 与钩子事件：提供数十个钩子事件（如作业提交前校验、资源分配后通知、作业完成后清理）与开放的插件 API，管理员可根据组织需求开发定制功能。例如，某金融机构通过开发 “作业合规性校验插件”，在作业提交时自动检查是否符合数据安全规范，不符合的作业直接拦截，避免违规计算；
- 跨行业场景适配：无论是航空航天领域对 “作业优先级严格分级” 的需求，能源行业对 “长期作业稳定性” 的要求，还是互联网行业对 “高吞吐量作业快速调度” 的诉求，PBS Professional 都能通过配置调整满足。例如，某航空公司为保障 “飞机机身强度计算” 这类关键作业，通过配置 “资源独占模式”，确保作业运行期间不受其他任务干扰，计算结果精度与稳定性显著提升；
- 可视化与监控定制：支持与第三方监控工具（如 Prometheus、Grafana）集成，管理员可自定义监控仪表盘，实时查看 “资源利用率、作业排队时长、硬件健康状态” 等关键指标。某科研机构通过定制化监控面板，快速识别出集群中 2 个节点的 CPU 负载异常，及时排查硬件故障，避免作业运行中断。
三、PBS Professional 主要功能：覆盖 HPC 调度全流程，打造高效、安全、可控的计算环境
PBS Professional 围绕 “HPC 资源管理、作业调度、成本控制、安全保障” 四大核心需求，提供六大关键功能，满足不同规模用户的全场景需求：
（一）Exascale 计算支持：应对超大规模 HPC 环境的调度挑战
随着 HPC 技术向百亿亿次（Exascale）迈进，集群规模与作业量呈指数级增长，PBS Professional 具备超大规模调度能力：
- 超大规模集群管理：可稳定管理包含 50,000 个节点的集群，支持 1000 个并发活跃用户同时提交作业，队列中可容纳 1000 万个待处理作业，且调度延迟控制在毫秒级。世界上多个百亿亿次超级计算机（如美国橡树岭国家实验室的 Frontier）均采用其作为核心调度系统，保障超大规模科学计算任务（如气候模拟、量子计算研究）的高效执行；
- 资源调度优化：针对超大规模集群的 “节点通信延迟、资源负载不均衡” 等问题，PBS Professional 采用拓扑感知调度算法，优先将作业分配到物理位置相近、网络带宽充足的节点，降低跨节点通信成本。某科研团队在包含 10,000 个节点的集群上运行分布式计算作业，通过拓扑感知调度，作业完成时间缩短 25%；
- 容错与高可用：支持主备调度节点自动切换，当主调度节点故障时，备用节点可在秒级接管调度任务，避免作业调度中断。同时，提供作业 checkpoint 管理功能，作业运行中断后可从上次保存的 checkpoint 恢复，无需重新计算，大幅降低超大规模作业的重复计算成本。
（二）功能强大、策略驱动的作业调度器：智能分配资源，加速作业执行
作业调度是 HPC 管理的核心，PBS Professional 凭借策略驱动的调度能力，实现资源与作业的最优匹配：
- 多维度调度策略：支持基于 “作业优先级、资源需求（CPU/GPU/ 内存）、用户组权限、作业截止时间” 等多维度配置调度策略，管理员可灵活组合策略以满足业务需求。例如，某高校设置 “教授团队作业优先级高于学生作业”“GPU 作业优先分配给 AI 相关课题” 的组合策略，既保障核心科研任务进度，又兼顾资源公平性；
- 混合供应商资源统一管理：对于包含不同厂商硬件（如 Intel CPU、AMD GPU、ARM 架构服务器）的异构集群，PBS Professional 可将其作为统一资源池管理，自动识别硬件特性并分配适配作业。例如，将 ARM 架构节点分配给轻量级数据处理作业，将 GPU 节点分配给 AI 训练作业，实现异构资源利用率最大化；
- GPU 调度专项优化：支持 GPU 资源精细化管理，可按 “GPU 卡数、显存大小、计算能力” 分配资源，同时支持 NVIDIA MIG（多实例 GPU）技术，将单张 GPU 虚拟化为多个实例供不同作业使用。某 AI 企业通过 MIG 技术，在单张 A100 GPU 上同时运行 3 个小型 AI 训练作业，GPU 资源利用率从 40% 提升至 90%。
（三）预算分配和成本控制：实现 HPC 资源的精细化成本管理
对于多部门、多项目共享的 HPC 集群，成本控制与预算管理至关重要，PBS Professional 提供全流程成本管控能力：
- 多维度预算分配：支持为不同用户组、项目或部门分配 “信用点” 形式的预算，信用点可基于 “计算时长、资源占用量（如 GPU 小时数）” 等自定义货币单位。例如，某企业为研发部门分配 100 万 “GPU 小时” 信用点，部门内各项目按需求申请使用，避免资源滥用；
- 消费监控与报告：自动记录每个用户、项目的信用点消费情况，生成详细的成本报告（如 “某项目本月消耗 5 万 GPU 小时信用点，主要用于电池性能模拟作业”），管理员可实时查看预算使用进度，及时调整分配策略；
- 成本优化建议：基于历史消费数据，分析资源使用效率，为预算调整提供建议。例如，发现某项目长期占用大量 CPU 资源但作业完成效率低，建议优化作业并行度或调整预算分配，将空闲资源分配给高效项目。
（四）卓越的安全性：保障 HPC 环境的数据与作业安全
HPC 集群常处理敏感数据（如企业核心研发数据、科研机密），PBS Professional 以高等级安全认证与技术，构建全方位安全防护体系：
- EAL3+ 安全认证：作为少数通过国际 Common Criteria EAL3+ 安全认证的 HPC 调度系统，PBS Professional 在 “身份认证、权限控制、数据传输加密” 等方面达到行业高标准，确保作业与数据不被未授权访问；
- SELinux 跨域安全集成：支持与 RedHat SELinux（安全增强型 Linux）的多级安全（MLS）技术集成，实现作业与数据的隔离保护。例如，将不同保密级别的作业（如 “公开级”“机密级”）分配到不同安全域，避免高保密级数据泄露；
- 细粒度权限控制：支持基于用户、用户组、作业类型的细粒度权限管理，可限制 “某用户仅能提交特定类型作业”“某用户组仅能使用特定节点”，同时支持 LDAP/Active Directory 统一身份认证，确保用户身份合法且权限可控。
（五）现代网络驱动界面：提升 HPC 管理的便捷性与可集成性
传统 HPC 调度系统多依赖命令行界面，操作复杂且难以集成，PBS Professional 凭借现代网络驱动界面，简化管理与集成流程：
- GraphQL 接口支持：提供强大的 GraphQL API 接口，支持作业提交、删除、修改，节点状态查询，资源监控等全功能操作，开发者可轻松集成到自研管理平台或自动化脚本中。例如，某企业通过 GraphQL 接口开发自动化作业提交工具，研发人员无需掌握命令行即可提交作业，操作效率提升 60%；
- 交互式 API 与文档：提供交互式 API 调试工具与详细文档，开发者可实时测试 API 调用效果，快速定位问题。同时，支持 Swagger 规范，自动生成 API 文档，降低集成开发难度；
- Web 管理界面：内置直观的 Web 管理界面，管理员可通过图形化操作配置调度策略、监控作业状态、查看资源利用率，无需记忆复杂命令。例如，通过 Web 界面一键查看 “当前排队作业列表”“节点负载 TOP10”，管理效率显著提升。
（六）企业支持：全球 HPC 专家团队保驾护航
HPC 系统的稳定运行离不开专业技术支持，PBS Professional 依托全球 HPC 专家团队，提供全方位服务保障：
- 7x24 小时技术支持：全球分布的技术支持团队可提供 7x24 小时响应服务，快速解决系统部署、调度策略配置、故障排查等问题。例如，某企业在深夜遇到集群调度故障，技术支持团队 30 分钟内远程介入，1 小时内恢复系统运行；
- 持续技术迭代：开发团队持续跟进 HPC 技术前沿（如 AI 与 HPC 融合、量子计算调度），定期发布版本更新，新增功能并优化性能。例如，针对 NVIDIA Hopper 架构 GPU，及时推出专项优化版本，确保新硬件可快速接入调度系统；
- 定制化服务：针对大型企业或科研机构的特殊需求，提供定制化开发服务。例如，为某国家实验室开发 “与量子计算模拟器的集成模块”，实现量子计算作业与传统 HPC 作业的统一调度，推动前沿科研进展。