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大部分計(jì)算材料和計(jì)算化學(xué)程序?qū)儆谟?jì)算密集型和訪存密集型應(yīng)用，對(duì)處理器的浮點(diǎn)運(yùn)算能力和內(nèi)存性能要求很高。

需求分析

大部分計(jì)算材料和計(jì)算化學(xué)程序?qū)儆谟?jì)算密集型和訪存密集型應(yīng)用，對(duì)處理器的浮點(diǎn)運(yùn)算能力和內(nèi)存性能要求很高。對(duì)于典型的物理化學(xué)應(yīng)用，計(jì)算節(jié)點(diǎn)推薦使用雙路服務(wù)器，根據(jù)CPU型號(hào)不同，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)提供16~40處理器核心，平均每個(gè)核心可以配置2~4 GB內(nèi)存。對(duì)于ADF、VASP、Gaussian等以O(shè)penMP共享式內(nèi)存并行方式為主的并行程序，推薦采用計(jì)算核心較多和內(nèi)存較大的SMP胖節(jié)點(diǎn)，可以達(dá)到最佳的性能加速比。大部分物理化學(xué)軟件都是MPI并行程序，并行加速比較好，通?？梢詳U(kuò)展到32~128進(jìn)程以上，程序運(yùn)行方式通常是跨節(jié)點(diǎn)并行運(yùn)行；從并行算法分析，計(jì)算材料軟件的進(jìn)程間通信比較頻繁，屬于通信密集型應(yīng)用。因此，節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)的延遲和帶寬對(duì)程序的并行加速比起著決定性的作用。使用傳統(tǒng)的千兆以太網(wǎng)很難發(fā)揮程序的并行性能，跨節(jié)點(diǎn)運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的性能下降，成為整個(gè)計(jì)算過程的瓶頸。因此，推薦用戶使用高帶寬、低延遲的InfiniBand網(wǎng)絡(luò)。

解決方案

上圖是典型的計(jì)算物理化學(xué)集群系統(tǒng)配置，系統(tǒng)具有優(yōu)異的性能和良好的擴(kuò)展性。

計(jì)算節(jié)點(diǎn)選用高密度服務(wù)器平臺(tái)，2U雙路多節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，滿足一般計(jì)算軟件和計(jì)算任務(wù)的需求；計(jì)算系統(tǒng)還可以根據(jù)需要配置幾臺(tái)四路或八路SMP胖節(jié)點(diǎn)，專為 Gaussian等OpenMP并行程序或其它一些大內(nèi)存應(yīng)用配 ADF、VAS。

集群系統(tǒng)配置了兩臺(tái)服務(wù)器作為管理登錄節(jié)點(diǎn)，兩臺(tái)登錄管理節(jié)點(diǎn)配置雙機(jī)熱備，對(duì)作業(yè)調(diào)度、用戶管理等系統(tǒng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)，提高整個(gè)集群的高可用性； 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)采用高帶寬、低延遲的FDR InfiniBand網(wǎng)絡(luò)，為并行程序提供無阻塞的通信高速通道；另外，配置一套或兩套千兆網(wǎng)絡(luò)，用于集群管理和監(jiān)控，千兆網(wǎng)絡(luò)也可作為備用計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，提高系統(tǒng)的高可用性； 存儲(chǔ)系統(tǒng)采用磁盤陣列,提供了海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的同時(shí)，其創(chuàng)新的RAID 級(jí)別提供了更高的數(shù)據(jù)保護(hù)功能。強(qiáng)大的硬件設(shè)計(jì)，靈活的擴(kuò)展操作和友好的管理界面，為客戶不同應(yīng)用提供簡(jiǎn)單方便的解決方案。

方案優(yōu)勢(shì)

高性能 

本方案選擇了業(yè)界領(lǐng)先的高密度機(jī)架服務(wù)器，采用最新的Sancdy Bridge處理器架構(gòu)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)使用56Gb的FDR Infiniband，非常適合計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)這樣的計(jì)算密集型和通信密集型應(yīng)用；大容量、高性能、高容錯(cuò)、高可擴(kuò)展性的分布式并行存儲(chǔ)系統(tǒng)為集群提供了強(qiáng)大的存儲(chǔ)支持。

高可靠性 

冗余電源，熱插拔硬盤，高可靠的服務(wù)器存儲(chǔ)系統(tǒng)等設(shè)備和技術(shù)保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行；雙登錄管理節(jié)點(diǎn)、備用計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)系統(tǒng)的高容錯(cuò)技術(shù)為集群的提供了更高的可靠性；

可擴(kuò)展性 

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為用戶預(yù)留了自由的可擴(kuò)展空間，用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增長(zhǎng)，靈活地增配計(jì)算節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)充計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，提升計(jì)算性能；擴(kuò)充存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量和性能，滿足增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存放和IO性能需求。

綠色節(jié)能 

集群選用設(shè)備均關(guān)注綠色節(jié)能，選取低功耗部件，采用專業(yè)的散熱設(shè)計(jì)，避免不必要的能耗損失；智能功耗控制系統(tǒng)能夠根據(jù)集群負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)功耗，在不影響集群性能的情況下，實(shí)現(xiàn)20%節(jié)能，真正實(shí)現(xiàn)綠色高效能計(jì)算。