需求分析

某單位高性能計(jì)算群集的需求覆蓋了前處理、并行仿真和后處理全部業(yè)務(wù)流程，其中： 

? 高性能計(jì)算應(yīng)用需求

l CAE、CFD仿真應(yīng)用，如Fluent、CFX、TracePro等，命令行和圖形界面兩種模式； 

l 仿真前后處理應(yīng)用如Ensight、ICEMCFD等； 

l 網(wǎng)格剖分一般為千萬級(jí)，最大為上億，遠(yuǎn)程交互操作必須保證流暢；

l 必須同時(shí)支持Linux和Windows XP版本的仿真前后處理應(yīng)用。 

? 前后處理一體化需求

l 用戶可以從工作室的桌面PC上通過遠(yuǎn)程可視化的方式使用機(jī)房里的圖形工作站，進(jìn)行仿真前后處理； 

l 從桌面PC可以調(diào)用高性能集群資源軟件接口，提交作業(yè)到高性能集群中，進(jìn)行批處理和交互式CAE、CFD仿真計(jì)算； 

l 桌面PC作為仿真計(jì)算和前后處理門戶，用戶在同一個(gè)桌面PC上就可以完成CAE、CFD的全流程工作； 

l 仿真計(jì)算和前后處理在桌面PC的操作流程無縫整合，實(shí)現(xiàn)仿真和前后處理一體化； 

l 一個(gè)桌面PC可以同時(shí)使用機(jī)房里的多個(gè)Linux和Windows XP機(jī)器進(jìn)行仿真計(jì)算和前后處理工作，并能夠靈活切換當(dāng)前工作桌面； 

l 可根據(jù)不同應(yīng)用的資源需求和當(dāng)前工作站的負(fù)載情況，挑選最合適的圖形工作站進(jìn)行仿真前后處理，實(shí)現(xiàn)工作站集群的負(fù)載均衡；

l 用戶可以快捷地把PC桌面發(fā)布到三維投影系統(tǒng)，投射到三維投影幕墻上； 

l 用戶可以把當(dāng)前工作桌面共享給其他幾個(gè)用戶的桌面PC，并提供操作權(quán)限，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)小團(tuán)隊(duì)的交互式協(xié)同工作； 

l 用戶進(jìn)行網(wǎng)格剖分的結(jié)果可以直接提交到高性能仿真集群中進(jìn)行并行計(jì)算，在服務(wù)器端形成前處理-CAE/CFD仿真計(jì)算-后處理整個(gè)工作流程的閉環(huán)； 

l 為保證數(shù)據(jù)安全，所有設(shè)計(jì)模型和仿真數(shù)據(jù)和文件都保存在機(jī)房的共享存儲(chǔ)上，不能任意下載；

l 管理員可以通過桌面PC完成工作站集群的管理工作。 

l 資源外部共享需求

l 能夠提供接口，將部分集群計(jì)算資源和許可證資源共享給外部環(huán)境使用。

? 3D投影需求 

l 作為投影系統(tǒng)，要求具有大屏幕無縫拼接顯示、高分辨率、高亮度、高信號(hào)帶寬、高可靠性、人性化使用、低噪聲、低維護(hù)復(fù)雜度和低維護(hù)成本等指標(biāo)和功能。通過主動(dòng)3D投影機(jī)搭載3D融合器在屏幕上呈現(xiàn)色彩亮度一致的整幅圖像，形成逼真的立體視覺和觸手可及的體驗(yàn)； 

l 使用畫面分割器實(shí)現(xiàn)1屏、4屏、16屏3D投影的模式切換； 

l 通過融合器實(shí)現(xiàn)多通道無縫拼接情況下的多窗口顯示，顯示的窗口可以全屏任意變化位置、大小和其它重要參數(shù)；

l 大屏幕系統(tǒng)的安裝和設(shè)置應(yīng)美觀大方，與系統(tǒng)周圍環(huán)境、裝修和設(shè)備布置協(xié)調(diào)；滿足在仿真室內(nèi)沒有視角盲區(qū)并且顯示效果良好；

l 系統(tǒng)能顯示多種信息信號(hào)，包括二維平面仿真圖形信號(hào)和三維立體仿真圖形信號(hào)；在整個(gè)大屏設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮操作的靈活性，使得信息可以根據(jù)需要靈活切換、靈活地以任意大小在任意位置顯示，既可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則自動(dòng)設(shè)置，也可以在某些情況下手動(dòng)操作顯示特定的信息；功能豐富、操作靈活簡便、運(yùn)行穩(wěn)定；

l 整套3D投影系統(tǒng)具有可靠性、先進(jìn)性、易維護(hù)性、實(shí)用性和可擴(kuò)展性。 

? 仿真計(jì)算需求

l 管理和調(diào)度100個(gè)節(jié)點(diǎn)左右的高性能計(jì)算集群 

l 支持大規(guī)模CFD、CAE等仿真 

l 支持多種調(diào)度策略和管理手段

l 支持實(shí)時(shí)資源監(jiān)控和多維度報(bào)表分析

針對(duì)用戶高性能計(jì)算和前后處理的應(yīng)用需求，我們建議采用XXX整合圖形服務(wù)器和高性能計(jì)算資源，形成一個(gè)前后處理和仿真計(jì)算一體化平臺(tái)。該平臺(tái)主要提供以下服務(wù)：

l 前后處理遠(yuǎn)程可視化：從桌面PC通過遠(yuǎn)程可視化使用機(jī)房的圖形服務(wù)器，進(jìn)行CFD/CAE有限元網(wǎng)格前后處理；

l 批處理仿真計(jì)算：包括CFD（流體類仿真），CAE（結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、彈塑性等力學(xué)性能類仿真），電磁類仿真；

l 協(xié)同設(shè)計(jì)仿真優(yōu)化：流體、結(jié)構(gòu)、電磁等多目標(biāo)、多學(xué)科的協(xié)同仿真迭代優(yōu)化；

l 基于圖形卡的彈性計(jì)算：充分利用圖形服務(wù)器上圖形卡的顯示功能與計(jì)算能力，同時(shí)提供仿真前后處理階段的顯示功能與仿真階段的計(jì)算能力。

該平臺(tái)以服務(wù)器為中心，將為設(shè)計(jì)人員提供統(tǒng)一、高效、安全、可靠的大型前后處理平臺(tái)和高性能仿真計(jì)算平臺(tái)；并在用戶使用和操作上實(shí)現(xiàn)一體化，用戶和系統(tǒng)管理員只需要通過桌面PC機(jī)，登錄同一個(gè)門戶，完成所有的仿真前后處理、仿真計(jì)算和系統(tǒng)管理維護(hù)工作。同時(shí)，可以整合圖形服務(wù)器上的CPU資源和GPU納入到計(jì)算過程中，提高計(jì)算仿真計(jì)算能力，在實(shí)現(xiàn)軟、硬件資源最大程度的共享的同時(shí)，提供更高的安全性和便利性，最大程度地提高IT投資回報(bào)，提高設(shè)計(jì)人員和系統(tǒng)管理員的工作效率。

解決方案

 

1、本次高性能集群共分為兩大區(qū)域，即為：機(jī)房區(qū)域與工作區(qū)區(qū)域。

2、高性能集群共分為4大計(jì)算資源池，即為：刀片計(jì)算資源池、胖節(jié)點(diǎn)資源池、GPU計(jì)算資源池、協(xié)同設(shè)計(jì)資源池。

3、高性能集群其他節(jié)點(diǎn)有：管理節(jié)點(diǎn)、許可節(jié)點(diǎn)、報(bào)表節(jié)點(diǎn)、門戶節(jié)點(diǎn)、登錄節(jié)點(diǎn)、I/O節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)等。

4、I/O節(jié)點(diǎn)與存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)采用并行文件系統(tǒng)。

5、高性能集群網(wǎng)絡(luò)分為infiniband網(wǎng)絡(luò)（計(jì)算）和千兆以太網(wǎng)絡(luò)（管理）。

6、高性能集群軟件為景行，協(xié)同調(diào)度各個(gè)節(jié)點(diǎn)。

7、投影設(shè)備采用BARCO等。