大部分計算材料和計算化學程序屬于計算密集型和訪存密集型應用，對處理器的浮點運算能力和內存性能要求很高。
需求分析
大部分計算材料和計算化學程序屬于計算密集型和訪存密集型應用，對處理器的浮點運算能力和內存性能要求很高。對于典型的物理化學應用，計算節(jié)點推薦使用雙路服務器，根據(jù)CPU型號不同，每個計算節(jié)點提供16~40處理器核心，平均每個核心可以配置2~4 GB內存。對于ADF、VASP、Gaussian等以OpenMP共享式內存并行方式為主的并行程序，推薦采用計算核心較多和內存較大的SMP胖節(jié)點，可以達到最佳的性能加速比。大部分物理化學軟件都是MPI并行程序，并行加速比較好，通常可以擴展到32~128進程以上，程序運行方式通常是跨節(jié)點并行運行；從并行算法分析，計算材料軟件的進程間通信比較頻繁，屬于通信密集型應用。因此，節(jié)點間網(wǎng)絡的延遲和帶寬對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)點運行時會導致嚴重的性能下降，成為整個計算過程的瓶頸。因此，推薦用戶使用高帶寬、低延遲的InfiniBand網(wǎng)絡。
解決方案
上圖是典型的計算物理化學集群系統(tǒng)配置，系統(tǒng)具有優(yōu)異的性能和良好的擴展性。
計算節(jié)點選用高密度服務器平臺，2U雙路多節(jié)點服務器，滿足一般計算軟件和計算任務的需求；計算系統(tǒng)還可以根據(jù)需要配置幾臺四路或八路SMP胖節(jié)點，專為 Gaussian等OpenMP并行程序或其它一些大內存應用配 ADF、VAS。
集群系統(tǒng)配置了兩臺服務器作為管理登錄節(jié)點，兩臺登錄管理節(jié)點配置雙機熱備，對作業(yè)調度、用戶管理等系統(tǒng)服務實現(xiàn)雙保險，提高整個集群的高可用性； 計算網(wǎng)絡采用高帶寬、低延遲的FDR InfiniBand網(wǎng)絡，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，用于集群管理和監(jiān)控，千兆網(wǎng)絡也可作為備用計算網(wǎng)絡，提高系統(tǒng)的高可用性； 存儲系統(tǒng)采用磁盤陣列,提供了海量數(shù)據(jù)存儲能力的同時，其創(chuàng)新的RAID 級別提供了更高的數(shù)據(jù)保護功能。強大的硬件設計，靈活的擴展操作和友好的管理界面，為客戶不同應用提供簡單方便的解決方案。
方案優(yōu)勢
高性能
本方案選擇了業(yè)界領先的高密度機架服務器，采用最新的Sancdy Bridge處理器架構，計算網(wǎng)絡使用56Gb的FDR Infiniband，非常適合計算物理、計算化學這樣的計算密集型和通信密集型應用；大容量、高性能、高容錯、高可擴展性的分布式并行存儲系統(tǒng)為集群提供了強大的存儲支持。
高可靠性
冗余電源，熱插拔硬盤，高可靠的服務器存儲系統(tǒng)等設備和技術保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行；雙登錄管理節(jié)點、備用計算網(wǎng)絡、存儲系統(tǒng)的高容錯技術為集群的提供了更高的可靠性；
可擴展性
系統(tǒng)設計為用戶預留了自由的可擴展空間，用戶可根據(jù)業(yè)務系統(tǒng)的增長，靈活地增配計算節(jié)點，擴充計算網(wǎng)絡，提升計算性能；擴充存儲系統(tǒng)的容量和性能，滿足增長的數(shù)據(jù)存放和IO性能需求。
綠色節(jié)能
集群選用設備均關注綠色節(jié)能，選取低功耗部件，采用專業(yè)的散熱設計，避免不必要的能耗損失；智能功耗控制系統(tǒng)能夠根據(jù)集群負載實時調整整個系統(tǒng)功耗，在不影響集群性能的情況下，實現(xiàn)20%節(jié)能，真正實現(xiàn)綠色高效能計算。
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