五舟高校高性能计算集群解决方案

  • zhoubing
  • 2015-11-03 16:28:58
  • [原创] Doit.com.cn

[导读]一.概述 随着国民经济的发展和国家科教兴国战略的制订,国家对教育事业的投入日益加大,人们也越来越清楚地看到HPC(High-PerformanceCom

一.概述

        随着国民经济的发展和国家“科教兴国”战略的制订,国家对教育事业的投入日益加大,人们也越来越清楚地看到HPC(High-PerformanceComputing)高性能计算技术对于国民经济和国家综合实力发展的作用,以及高等院校在发展HPC技术和开展HPC应用方面的巨大潜力和无可取代的优势。

       国家在“863计划”和“973计划”等高科技发展计划中,专门针对教育的“百亿工程”和“211工程”以及从多个5年计划中都加大了在高等院校中发展信息技术,特别是HPC技术的投入。许多高校承担了多项国家“八五”攻关、“九五”攻关、“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金和广东省重点攻关项目等国家(省部)级大型科研项目,许多高校(无论是否“211工程”的学校)为了贯彻“教育为国民经济发展服务”方针,都积极与工农业单位和国防部门合作开展大量重大课题的研究,也形成了对HPC的迫切需求,也都纷纷设立高性能技术中心,准备购置高性能计算机。大量资金的注入、大规模的项目和实际应用需求使得中国高校成为HPC最有发展潜力的市场领域之一。

二.客户需求

       众所周知,高校有着大量的人才,他们有很强的创造能力和探索能力,有着良好的学术研究氛围,这是优秀的资源。在掌握了相关的知识后,各个学院都希望通过HPC强大的计算能力计算或模拟实验运算出来的结果,来辅助完成学术和探索方面的研究和证实,这些学术和探索方面的研究课题包括生物计算,基因研究,航空航天,分子动力学,材料化学,计算化学,物理化学,结构力学,流体力学,有限元领域,气象领域,石油勘探等领域。这些课题的研究成果都是高校研究能力的重要体现。

       高校专业学科应用HPC并行计算平台,可以充分利用学校的计算资源,为跟踪和研发最新的科学技术、保持和提高学校的学术水平提供良好的硬件基础。这种应用一方面迎合了高校学科对高性能计算的要求,另一方面HPC本身的集群高性价比特点降低了高校总体硬件成本,为高校直接创造价值,同时推进高校科技创新的步伐。

       1.计算能力

       为了在最短的时间内完成最大的计算量,不仅需要处理能力更强的处理器(特别是64位以上高精度浮点计算能力),而且需要利用集群或大规模并行处理(MPP)体系结构等系统技术、支持更多数量处理器的并行计算机系统

       2.内存容量

       一个每方向100节点的3维模型需要32MB内存,而每方向1000节点的3维模型就需要32GB的内存。为了提高性能,往往需要利用超大规模内存(VLM)技术把整个数组放在内存中,这就需要高达几十以至几百GB的内存容量。内存容量增加显然也要求系统提供更大的磁盘存储容量

       3.系统带宽

       数据量的增加促使处理器和内存、内存与磁盘间的信息交换量的急剧增加。为了能够以最快的速度传输信息,要求提供足够的系统带宽,保证内存能够及时向多个处理器提供足够的数据

       4.性价比

       高校毕竟不象企业一样有源源不断的企业利润,经费毕竟是有限的,利用现有的经费去构建一套高性价比的HPC方案,同时又要能满足计算能力方面的要求。

三.解决方案

       1.方案设计

       针对前面分析的用户需求,五舟服务器公司制定出如下的方案设计原则:

       实际原则—从实际应用出发,遵照实际情况确定方案的选择与实施。

       先进原则—利用先进的计算机技术建设一套完整的科学计算的集群系统。

       经济原则—系统采用广泛应用且具有良好性能价格比的产品,既考虑节省投资,又保证产品的先进性和可用性。

       安全原则—系统应该受到严格的安全监控,保证系统的正常运行。

       扩展原则—系统支持动态扩展,在系统性能需要提升时,可以很方便地进行扩展

       2.系统架构
 
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       3.硬件配置

       小型高性能计算方案:
       •计算节点:五舟S423G1,双路IntelE52600系列处理器
       •管理节点:五舟S427G1,双路IntelE52600系列处理器
       •存储节点:五舟S427G1,本地存储6TB
       •计算网络:1000M以太网络
       •管理网络:1000M以太网络
       •方案适用于:预算50W以下项目

四.方案优点

       1.多种复合功能的节点机子系统:管理节点同时具备了管理节点、存储IO节点、登陆节点等多种功能,更加有利于用户和管理者解决问题。

       2.高性能的节点机:具有内存带宽高,内存延迟低,系统访问能力强等强大的优势,在多处理器系统上体现了近乎线性的性能加速比。

       3.性能价格比:随着互连网络技术的逐步提高,同时也随着CPU性能的提高,PC集群系统在价格比上较其它并行计算机系统具有较大优势,只要花去较少的钱就可以购置一个性能相同的系统。

       4.可扩展性:集群系统较传统的大型计算机系统具有更好的可扩张性,用户可以根据需要将集群系统的规模扩大甚至成倍扩容,无论从CPU,内存,硬盘上还是从网络上,集群系统都更加具备灵活性。

五.五舟HPC成功案例

       1.中海油西部分公司
       采用产品:50颗至强3.0G处理器,用于海底石油勘探地质分析

       2.中山大学物理系
       采用产品:50颗至强3.0G处理器,用于科研高性能计算

       3.中山大学化学系
       采用产品:16颗至强3.0G处理器,用于化学科研项目计算

       4.中山大学化工学院
       采用产品:16颗AMD248处理器,用于化学科研项目计算

       5.暨南大学化学系
       采用产品:16颗AMDOpteron246处理器,用于科研高性能计算


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