高性能計(jì)算平臺(tái)建設(shè)方案(編輯修改稿)
2025-06-10 18:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，以及對(duì)服務(wù)器狀態(tài)信息進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的能力；可通過(guò)管理程序安裝功能、DiskOnKey 和安全特性提高設(shè)備的靈活性 管理節(jié)點(diǎn)管理節(jié)點(diǎn)用來(lái)承接外部用戶接入集群系統(tǒng)，進(jìn)行程序編譯、調(diào)試、并行計(jì)算任務(wù)的分發(fā)與布署，此節(jié)點(diǎn)還安裝有集群管理軟件，做為主節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)集群進(jìn)行管理和作業(yè)調(diào)度等工作。目前采用一臺(tái)機(jī)架式高端服務(wù)器（2 Processors/6 Cores/24GB內(nèi)存）作為高性能計(jì)算節(jié)點(diǎn)的管理節(jié)點(diǎn)，根據(jù)今后應(yīng)用需求，可再擴(kuò)展一臺(tái)機(jī)架式高端服務(wù)器。 I/O存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)I/O節(jié)點(diǎn)用來(lái)連接后臺(tái)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，整個(gè)集群通過(guò)此節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的大規(guī)模存取與調(diào)用。計(jì)算節(jié)點(diǎn)與I/O節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)InfiniBand高速網(wǎng)絡(luò)相連，保證充足的I/O數(shù)據(jù)帶寬。目前暫時(shí)采用兩臺(tái)機(jī)架式高端服務(wù)器（2 Processors/6 Cores/36GB內(nèi)存）作為高性能計(jì)算集群的I/O節(jié)點(diǎn)，今后根據(jù)應(yīng)用需求，可逐步擴(kuò)展I/O節(jié)點(diǎn)。同時(shí)在I/O節(jié)點(diǎn)上部署并行文件系統(tǒng)，并發(fā)利用I/O節(jié)點(diǎn)對(duì)磁盤(pán)陣列進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)Cluster高性能集群系統(tǒng)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)全部通過(guò)高速的Infiniband互連技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，高速的Infiniband互連網(wǎng)絡(luò)主要用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行MPI通訊，交換節(jié)點(diǎn)應(yīng)用進(jìn)程信息和計(jì)算數(shù)據(jù)。整個(gè)高性能集群的管理網(wǎng)絡(luò)和用戶網(wǎng)絡(luò)通過(guò)千兆以太網(wǎng)將每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)。管理網(wǎng)絡(luò)主要用于節(jié)點(diǎn)管理信息的傳輸。存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)采用SAN交換機(jī)和磁盤(pán)陣列，主要用于各節(jié)點(diǎn)與I/O節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，包括應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的裝載、計(jì)算結(jié)果的保存等等。Infiniband網(wǎng)絡(luò)Infiniband核心計(jì)算網(wǎng)絡(luò)互連采用多臺(tái)Infiniband交換機(jī)（帶寬20Gbps），互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：InfiniBand對(duì)性能的影響InifiniBand是一種用于高性能計(jì)算集群和企業(yè)級(jí)網(wǎng)格運(yùn)算的高性能工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。InfiniBand以其1040Gbps高速帶寬和低延遲的優(yōu)秀性能顯現(xiàn)出卓越的性價(jià)比。該技術(shù)能使由低端服務(wù)器組成的集群或網(wǎng)格，相較于昂貴的高端服務(wù)器，以同樣甚至更高的速度完成復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，也是實(shí)現(xiàn)該功能的第一種高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 管理網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)搭建。所有Cluster集群計(jì)算節(jié)點(diǎn)、I/O節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)都通過(guò)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)連接起來(lái)，構(gòu)成統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過(guò)基于硬件設(shè)備的集群管理軟件對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行集中管理、配置，減輕管理維護(hù)人員負(fù)擔(dān)。為運(yùn)維人員提供高效便捷的管理方式。 存儲(chǔ)系統(tǒng)高性能計(jì)算平臺(tái)配置一臺(tái)擴(kuò)展能力至少支持48個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的陣列，I/O節(jié)點(diǎn)可通過(guò)4Gbps光纖通道卡連接至存儲(chǔ)環(huán)境中。計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)器通過(guò)I/O節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)磁盤(pán)陣列，全局部署并行文件系統(tǒng)。4 高性能計(jì)算平臺(tái)軟件系統(tǒng)高性能計(jì)算平臺(tái)軟件主要包括高性能計(jì)算資源管理平臺(tái)軟件、集群管理軟件、并行文件系統(tǒng)、64位Linux操作系統(tǒng)、集群并行計(jì)算環(huán)境等一系列軟件。通過(guò)優(yōu)化配置，合理架構(gòu)，最大化軟件應(yīng)用性能，為客戶提供一個(gè)簡(jiǎn)單，易用的高性能計(jì)算環(huán)境。平臺(tái)邏輯架構(gòu)如下： 64位 Linux操作系統(tǒng)由于學(xué)?，F(xiàn)有用戶基本上熟悉Linux運(yùn)行環(huán)境，對(duì)于運(yùn)行在計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)器（X86_64 CPU架構(gòu)）上的操作系統(tǒng)，目前選擇64位Linux高級(jí)平臺(tái)操作系統(tǒng)作為每個(gè)集群節(jié)點(diǎn)的操作系統(tǒng)。而且，Linux操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在以下方面：216。 開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)：開(kāi)放意味著創(chuàng)新，意味著按需訂制；216。 低成本：軟件成本/人員培訓(xùn)成本/移植成本/管理成本；216。 高性能：表現(xiàn)在Linux系統(tǒng)資源的低占用率和在高性能運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)；216。 操作系統(tǒng)的低占用率；216。 Linux在高性能運(yùn)算方面的優(yōu)勢(shì)；216。 高可擴(kuò)展性、可維護(hù)性。 集群管理軟件為了更好地管理和監(jiān)控集群系統(tǒng)，方便系統(tǒng)維護(hù)，必須配置有效、實(shí)用和友好界面的集群管理軟件。216。 集群管理實(shí)用程序可以有效地管理大量的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。帶有圖形用戶界面（GUI），可以根據(jù)需要和集群中任意數(shù)量的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定制。借助集群管理軟件，只需在單一顯示屏上單擊鼠標(biāo)即可訪問(wèn)所有的計(jì)算節(jié)點(diǎn)控制臺(tái)。216。 通過(guò)集群管理軟件，可以監(jiān)控、暫停、啟動(dòng)、重啟或關(guān)閉選定的任何節(jié)點(diǎn)。還可以連接到集群中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)一次鍵盤(pán)輸入以廣播的方式向其發(fā)出命令。216。 集群管理軟件具有將一個(gè)系統(tǒng)配置向集群中的所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)傳播的功能。 作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)上體現(xiàn)如下幾個(gè)原則：216。 圖形化的交互界面，采用應(yīng)用虛擬化技術(shù)將仿真求解軟件的使用方式完全通過(guò)網(wǎng)絡(luò)透明的提供給用戶使用，保證系統(tǒng)使用的易用性。216。 最終用戶和IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性相分離的原則，既簡(jiǎn)化了用戶操作，又提高了用戶的工作效率。216。 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性原則，集群系統(tǒng)計(jì)算能力的擴(kuò)展和設(shè)備的增減，不會(huì)影響前端用戶的工作。216。 安全性原則，保證開(kāi)放條件下的系統(tǒng)安全性。 并行文件系統(tǒng)并行文件系統(tǒng)是一種主要用于I/O數(shù)據(jù)，面向應(yīng)用提供支持的用戶級(jí)文件系統(tǒng)，它能夠有效提高數(shù)據(jù)的I/O性能和科學(xué)計(jì)算程序的計(jì)算速度。 集群并行計(jì)算環(huán)境MPICH – 消息傳遞接口MPI（消息傳遞接口）是全球工業(yè)、政府和科研部門(mén)聯(lián)合推出的適合進(jìn)程間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)消息傳遞的并行程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，也是目前應(yīng)用最廣的并行程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，幾乎被所有并行計(jì)算環(huán)境（共享和分布式存儲(chǔ)并行機(jī)、MPP、集群等）和流行的多進(jìn)程操作系統(tǒng)所支持，基于它開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序具有良好的可移植性。MPI的一個(gè)最成熟和最廣泛使用的版本就是MPICH，它是MPI的一種具體實(shí)現(xiàn)，可以免費(fèi)從網(wǎng)上下載。MPICH的開(kāi)發(fā)與MPI規(guī)范的制訂是同步進(jìn)行的。因此MPICH最能反映MPI的變化和發(fā)展。MPI程序一般被稱為SPMD（Single Program Multiple Data）程序，即相同的程序?qū)Σ煌臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)然用MPI也可以
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