结构流体多物理场耦合高性能仿真计算集群配置推荐2022v4
集群面临问题
经常听到客户反馈，某某分布式多机集群、某某云计算平台，在集群上做计算还不如普通电脑快，高性能计算集群做工程仿真计算效率很低，花了一大笔经费，经过一年多的方案论证、审批通过、采购、交货、使用，但集群性能表现很差
看似高性能集群的计算服务器、存储服务器、管理服务器、infiniband交换机等硬件设备放到机柜上，通过网络交换机全部连接好，系统、软件、开发工具也都安装调试正常了，HPC集群就OK了，真这么简单吗？ 实际情况：
可能1 计算服务器硬件配置选型不合理，
可能2 并行存储服务器硬件配置有问题
可能3 作业调度方法存在问题
可能4 计算方式选择有问题，通过GPU计算更快，但确用CPU计算方式
可能5 网络io有问题，永远是满负荷
。。。
出现这些问题的原因，集群的配置方案往往是使用者想要一个“最先进、成熟的”集群计算架构，自己认为的一个方案，或者过度相信“丰富有经验的系统集成商”（大品牌，不用质疑），根据客户的预算，给出的高性能计算集群方案
使用者大部分是对软件熟悉，对工作计算任务熟悉，但因工作知识的局限性，可能对硬件配置，最新计算架构不是很精通，
集成商，大部分都是卖设备的，关心的是设备能否卖出去，对客户应用了解很少或不是很深入，因此这样两类人，在一起交流讨论仿真计算集群硬件配置方案，未来必然存在隐患。
那么一个合理、完美、高效的高性能计算集群方案的关键点都有什么？
首先 要根据客户的应用要求，跑什么软件，对这些软件特点进行分析
其次，根据掌握了应用情况，结合最新的硬件规格，分别给出计算服务器、GPU服务器、并行存储服务器、管理服务器、网络低延迟的交换机的对应方案，另外还要配备好一个高效的作业调度系统，这样这个集群方案更贴近仿真软件的计算要求，
关键点1 计算服务器用什么规格CPU、GPU、内存、硬盘，性能最大化？
关键点2 存储服务器，作为数据交换最密集的地方，最大的瓶颈，是什么?
不能忽略的情况：
如果不知道仿真数值模拟软件的不同求解器的特点，很可能计算服务器配置正常，软件运行正常，速度很慢，怎么回事？
如果不熟悉计算硬件架构，计算服务器的CPU频率高低无所谓，内存带宽无所谓，硬盘io无所谓，便宜就行，可能结果性能表现很差
如果不清楚很多软件已经支持GPU加速，求解过程得到10几倍的提升（用CPU就可以，或用最贵的GPU，也不快，什么情况？）
如果不清楚作业调度正确方式，按核调用，计算规模越大，分配更多核，速度就快？
因此，集群配置缺陷，将来必然面临并行计算效率低，性能表现差的问题，再加上作业调度软件问题或使用问题，集群运算效率自然好不到哪里。
（二）CX650高性能仿真计算集群
西安坤隆计算机公司，经过多年实际集群系统的应用软件运行和监测分析，我们可以给出从集群硬件配置和集群架构、作业调度全方位的满足不同仿真计算特点，通过采用最新CPU和GPU，以及合理硬件配置和高效作业调用，保证了集群的计算效率发挥到最大。
UltraLAB高性能仿真计算集群充分考虑应用软件的算法特点，保证整个集群每个环节，计算服务器或GPU超算服务器，并行存储服务器等集群配置架构，无死角、无卡顿、均衡，都能最大限度发挥各自的性能，
应用软件并行计算特点
应用种类 |
主要软件类 |
计算特点 |
计算设备 |
|
1 |
结构静力/动态仿真 |
Ansys Ly-Dyna
|
有限元法，纯CPU计算 两个环节： 1 网格自动剖分—单核计算，高频才能加速 2 求解器求解—有限多核计算，调用合理的计算资源，加速 上述过程，反复迭代，直到收敛为止， |
高频服务器 计算服务器 |
2 |
流体仿真 |
有限体积法，CPU和GPU结合 |
计算服务器 GPU计算服务器 |
|
3 |
多物理场耦合 |
Comsol Multiphysics.. |
有限元法，纯CPU计算 高频+有限多核+大内存带宽 |
高频服务器 计算服务器 |
4 |
电磁仿真 |
HFSS、CST 、Feko.. |
频域类，有限元法，纯CPU计算 时域类，时域有限差分，GPU加速 |
高频服务器 计算服务器 GPU计算服务器 |
5 |
科学计算类 |
MatLAB |
解释型高级语言工具，主模块单核计算为主，需要多核并行，要借助【并行计算工具箱】 |
计算服务器
|
CX650仿真集群系统介绍
CX650是采用intel xeon第三代可扩展处理器组成的集群，代表着目前最新的计算架构，求解更快、更高效。CX650集群系统是由【高频服务器】、【计算服务器】、【GPU超算服务器】、【管理与存储服务器】、【高性能低延迟交换机】、作业调度系统组成。
No |
关键设备 |
配置规格 |
主要任务或功能 |
1 |
高频服务器 |
2颗或4颗Xeon高频处理器/大容量内存/高速固态盘/25G/56G 高性能网卡 |
针对有限元仿真计算网格剖分单核cpu计算特点，面对多个计算服务器计算过程的并发网格剖分，通过配置超高频CPU，大大缩短同时多个网格剖分计算时间，从而加速整个求解计算 |
2 |
计算服务器 |
2颗xeon+16根内存+25G/56G 高性能网卡 |
针对基于CPU计算的仿真模拟计算的重要计算过程---求解器求解，配备最新2颗intel Xeon3代处理器，40核@高频+16通道内存带宽打造理想高速计算架构，每个计算节点高频+多核并行计算+内存IO带宽最大化，在核数与频率、低延迟响应达到完美均衡。 |
3 |
GPU超算服务器 |
配备最新2颗intel Xeon3代处理器（32核@高频+16通道内存带宽）25G/56G 高性能网卡， |
针对基于CPU和GPU异构超算，支持CPU仿真模拟计算，也支持GPU加速计算， 最新GPU（RTX A6000 48GB）单精度浮点算力40Tflops，可用于支持GPU求解计算，性能提升显著，例如Fluent求解，一块A6000卡算力（FP32 40Tflops）相当于44颗Xeon 银牌4316（累计880核）性能， |
4 |
管理与存储服务器 |
双xeon（核数充足）/高速缓存盘/并行存储/56G/100G高性能网卡 |
承担高速并行计算的海量数据密集读写，提供最强大的并行读写存储架构 承担集群管理 |
5 |
PSS作业调度软件 |
基于linux环节 支持全面任务调度，支持多种计算架构，支持混合计算架构 |
一款成熟、高可靠、易管理的作业调度软件，保证多任务计算作业调度、监控 |
（三）CX650高性能仿真计算集群配置推荐
方案1 5个计算节点集群配置方案推荐
总核数：200核@2.8GHz ,
CPU算力 8.9TFlops
总内存容量 1.28TB
NO |
货物名称 |
型号 |
数量 |
单价 |
小计 |
1 |
计算服务器 |
Xeon银牌4316(40核2.8Ghz)/256GB DDR4 /960GB SSD/2U机架式/56G IB网口 |
5 |
53800 |
269000 |
2 |
GPU计算服务器 |
可选项
|
|||
3 |
管理与存储服务器 |
2*Xeon 银4316(40核@2.3GHz）/128GB DDR4/Quadro T1000 /480GB SSD /7.68TB缓存盘/112TB并行存储/4U机架式/100G IB网口/27"4K图显 |
1 |
110000 |
110000 |
4 |
计算交换机 |
Infiniband 12口 56G/100G |
1 |
38000 |
38000 |
5 |
管理交换机 |
16口千兆以太 |
1 |
1600 |
1600 |
6 |
服务器机柜 |
42U，含PDU机柜插座、托盘 |
1 |
6500 |
6500 |
7 |
KVM切换器 |
16口 VGA |
1 |
1500 |
1500 |
8 |
管理软件 |
UltraLAB作业调度软件(5节点) |
1 |
50000 |
50000 |
累计（人民币）： |
¥476,600 |
方案2 10个计算节点集群配置方案推荐
总核数：400核@2.8GHz ,
CPU算力 17.9TFlops
GPU算力（FP32） 80Tfops
总内存容量 2.56TB
NO |
货物名称 |
型号 |
数量 |
单价 |
小计 |
| 1 | 高频服务器 | Xeon 金牌6256（12核4.3GHz）/512GB DDR4 /3.84TB PCIeSSD/2U机架式/56G IB网口 |
1 | 71500 | 71500 |
2 |
计算服务器 |
Xeon银牌4316(40核2.8Ghz)/256GB DDR4 /960GB SSD/2U机架式/56G IB网口 |
8 |
53800 |
430400 |
3 |
GPU计算服务器 |
Xeon银牌4316(40核2.8Ghz)/256GB DDR4 /RTX A6000 48GB/960GB SSD /4U机架式/56G IB网口 |
2 |
96000 | 192000 |
4 |
管理与存储服务器 |
2*Xeon 银4316(40核@2.3GHz）/128GB DDR4/Quadro T1000 /480GB SSD /7.68TB缓存盘/112TB并行存储/4U机架式/100G IB网口/27"4K图显 |
1 |
110000 |
110000 |
5 |
计算交换机 |
Infiniband 36口 56G/100G |
1 |
63000 |
63000 |
6 |
管理交换机 |
16口千兆以太 |
1 |
1600 |
1600 |
7 |
服务器机柜 |
42U，含PDU机柜插座、托盘 |
1 |
6500 |
6500 |
8 |
KVM切换器 |
16口 VGA |
1 |
1500 |
1500 |
9 |
管理软件 |
UltraLAB作业调度软件(11节点) |
1 |
110000 |
110000 |
累计（人民币）： |
¥986,500 |
方案3 15个计算节点集群配置方案推荐
总核数：600核@2.8GHz ,
CPU算力 26.88TFlops
GPU算力（FP32） 80Tfops
总内存容量 3.84TB
NO |
货物名称 |
型号 |
数量 |
单价 |
小计 |
| 1 | 高频服务器 | Xeon 金牌6256（12核4.3GHz）/512GB DDR4 /3.84TB PCIeSSD/2U机架式/56G IB网口 |
1 | 71500 | 71500 |
2 |
计算服务器 |
Xeon银牌4316(40核2.8Ghz)/256GB DDR4 /960GB SSD/2U机架式/56G IB网口 |
13 |
53800 |
430400 |
3 |
GPU计算服务器 |
Xeon银牌4316(40核2.8Ghz)/256GB DDR4/RTX A6000 48GB/960GB SSD /2U机架式/56G IB网口 |
2 |
96000 | 192000 |
4 |
管理与存储服务器 |
2*Xeon 银4316(40核@2.3GHz）/128GB DDR4/Quadro T1000 /480GB SSD /7.68TB缓存盘/112TB并行存储/4U机架式/100G IB网口/27"4K图显 |
1 |
110000 |
110000 |
5 |
计算交换机 |
Infiniband 36口 56G/100G |
1 |
63000 |
63000 |
6 |
管理交换机 |
24口千兆以太 |
1 |
2100 |
2100 |
7 |
服务器机柜 |
42U，含PDU机柜插座、托盘 |
2 |
6500 |
13000 |
8 |
KVM切换器 |
16口 VGA |
2 |
1500 |
1500 |
9 |
管理软件 |
UltraLAB作业调度软件(16节点) |
1 |
160000 |
160000 |
累计（人民币）： |
¥1,312,000 |
上述所有配置，代表最新硬件架构，同时保证是最完美，最快。
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