部署Windows HPC，并实现在Ansys 中向Win HPC提交作业

最近微软发布了windows server2025，界面非常不错，看着windows server2019的界面实在难受，于是乎就下了决心，把现有的windows server2019+ HPC Pack 2019升级到windows server2025，顺便把自己摸索出的经验分享一下，希望能帮助有需要的小伙伴。

教程有点长，分为以下几个部分：

1、推荐书目

2、什么是HPC？

3、什么自己做HPC？

4、Windows HPC的特点？

5、HPC的作用

6、微软HPC部署

1、推荐书目

把推荐书目放到最前面，是为了方便重度依赖HPC的用户进一步深入学习微软HPC，尝鲜的小伙伴可以直接跳过。

（1）《微软高性能计算服务器》徐明强

这本书可以说是微软HPC的开山之作，内容除了MPI以外也是相当易懂。缺点是针对windows server2008，示例也用不上（实际也能用，就是麻烦些）。

这本书有电子版的可以下载。

（2）《Windows Server 2012系列课程》王进

这是一套视频教程，在B站能找到。培训的内容是windows server2012的运维知识。如果有小伙伴需要深究“域”、“证书服务”、“证书颁发机构”、“活动目录”等内容，可以看一下。

这个视频本人有学习时记得笔记，可以供参考。

（3）《HPC入门》

这是一本关于HPC介绍的书，内容简单易懂。

这本书有电子版的可以下载，本人也翻译了一个中文版，供参考。

 

（4）《Ansys Remote Solve Manager (RSM)》手册

根据自己的经验，目前对微软HPC支持最好的有限元软件是Ansys，这个手册介绍了如何配置微软HPC，并提交作业。

本人翻译了一个中文版，供参考。

2、什么是HPC？

HPC的全称是High Performance Computing，即高性能计算。从1996年开始，实现高性能计算的方法是并行计算，就是用很多台计算机同时计算一个事情，每个计算机计算其中的一部分，其核心是MPI（Message Passing Interface，信息传递接口）。MPI标准定义了一组编程接口，可以在进程之间通信，能实现并行编程。

目前国内的超级计算机，如“太湖之光”等，都是基于MPI运行。历史上也有不少大公司推出了自己的MPI实现，如IBM Platform MPI（PMPI，最新版本V9，已经停止维护，Ansys支持）、Intel MPI（最新2021版，Ansys支持）、Microsoft MPI（MS-MPI，最新V10,2023年，已开源）、MPI CH2（开源）等，其中免费或开源的MPI其并行的节点数量可能会有限制。

为了实现多节点并行计算，除了MPI外，还需要调度器软件，对计算资源（如处理器核心、内存等）进行管理和分配。不少公司也开发了相应的作业调度系统，如PBS （Portable Batch System， Altair，用于Linux系统）、LSF（Load Sharing Facility，由IBM开发，用于Linux系统），此外还有其他开源调度器，如Sun Microsystem（Sun Grid Engine）等。

2004年，微软成立了高性能计算产品组，比尔·盖茨的目标是“让每个科技人员都有高性能计算机”。《微软高性能计算服务器》这本书的作者徐明强，就是在2004年加入微软的。微软在美国阿冈国家实验室开放源代码的MPI2的基础上开发了MS-MPI 标准，其最大特点是与微软HPC Pack、Windows Server无缝连接，大大简化了部署HPC的步骤。

3、什么自己做HPC？

主要原因还是穷，各种云端的计算资源太贵不适合个人用。有时候一台配置稍好的虚拟机租金都赶上一台配置不错的PC了。

另外，随着电脑升级，淘汰下的旧电脑也可以废物利用，继续发挥余热。

4、Windows HPC的特点

 

   Windows 高性能计算服务器，提供了HPC Pack 软件开发工具包、作业调度系统和管理系统。其最大的特点是与windows server深度融合，可以快速部署HPC。大多数进行数值模拟的小伙伴，可能不熟悉Linux，只能简单操作windows，这种情况下使用微软HPC能大大降低难度。

 部分有限元软件（如Marc），也提供了客户端软件，可以在多台计算机上并行，但是这个只是“松散”的耦合，各计算机都是基于家用windows，在稳定性、安全性上远不如windows server，也不如域架构下的登录认证方便。另外，大部分有限元软件，也提供手动并行，需要自己安装MPI，设置“host”文件（设置每台计算机的名称、核心数量、工作目录）和共享的工作目录，使用起来非常难用。

5、HPC在数值模拟中的作用

HPC在本质上是属于“用空间换时间”，通过多计算机并行来减少计算时间。在数值模拟过程中，特别是非线性计算时，采用单机计算时间可能会超过一周，使用多台计算机就会缩短计算时间。

 要充分发挥HPC的性能，有限元软件对HPC（包括GPU）的支持也很重要。目前在各大有限元软件中Ansys对微软HPC的支持最好。

6、微软HPC部署

  先说说自己的HPC规划，共有四台计算机，具体功能分配情况如下：

存储节点：使用1台较旧的计算机，CPU是i7-8700k，主板是华硕（华硕网卡通常采用Intel芯片组，在server以下无法正常安装驱动），使用24盘位存储机箱（带背板），1张LSI 直通卡（二手），1张联想扩展卡（二手），电源为台达 650W金牌电源。两块10T希捷企业硬盘（全新白盘），在windows server中使用存储池，镜像保存数据，通过共享服务提供网络存储。

计算节点1：使用1台较新的计算机，CPU是AMD 锐龙9 5900X（12核24线程，3.7GHz），选择AMD 处理器的原因是，没有大小核，不存在核心调度问题。主板为技嘉 AMDX570大板，技嘉大板有两个PCI –E 4.0X16插槽，方便后续添加显卡，进行GPU加速。电源为全汉 550W铜牌电源。

计算节点2：使用1台较新的计算机，CPU是AMD 锐龙7 5700G（8核16线程 3.8GHz），与计算节点1的CPU差别不大，方便调度。电源为全汉 450W铜牌电源。主板为技嘉 AMD B550大板，技嘉大板有两个PCI –E插槽，方便后续添加显卡，进行GPU加速。

头节点：使用1台最新的计算机，CPU是AMD 锐龙5 7600X（6核12线程 4.7GHz），使用32G DDR5内存。主板为技嘉 AMD B650大板，技嘉大板有两个PCI –E插槽，方便后续添加显卡，进行GPU加速。电源为台达650W金牌电源。

光纤网络：作为HPC的私有网络，为了体现HPC的优势，网络速度非常重要。TP-Link 8口万兆交换机（全新）、TP-Link 521F万兆网卡（4个二手）、TP-Link 万兆多模双纤模块（TL-SM512ＬＭ-300m 8个全新）、万兆多模LC-LC光纤（4根）。

有线网络：作为控制网络，使用磊科2.5G 交换机（支持机柜安装）。TP-Link千兆有线网卡（4张），主板上自带有千兆网卡，当时考虑到在windows server安装驱动方便。技嘉的主板在windows server下可以自动安装驱动。多余的网卡安装在存储节点，通过“网络聚合”功能使用。

机箱：三拓服务器机柜6822（宽600，深800，高22U 1.2米，4个托盘），机箱为4U650 机箱 3个（二手，机柜深度800安装时有点紧张，网线要伸出一定长度）。

KVM切换器：秦安 17寸四合一切换器（二手），在安装操作系统阶段非常好用。配置完成后通过远程桌面连接。

  

6.1、安装Windows Server2025