需求分析

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

? 高性能計算應用需求

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

l 仿真前后處理應用如Ensight、ICEMCFD等； 

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

l 必須同時支持Linux和Windows XP版本的仿真前后處理應用。 

? 前后處理一體化需求

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

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，進行批處理和交互式CAE、CFD仿真計算； 

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

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

l 一個桌面PC可以同時使用機房里的多個Linux和Windows XP機器進行仿真計算和前后處理工作，并能夠靈活切換當前工作桌面； 

l 可根據(jù)不同應用的資源需求和當前工作站的負載情況，挑選最合適的圖形工作站進行仿真前后處理，實現(xiàn)工作站集群的負載均衡；

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 用戶可以把當前工作桌面共享給其他幾個用戶的桌面PC，并提供操作權(quán)限，從而實現(xiàn)多個小團隊的交互式協(xié)同工作； 

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

l 為保證數(shù)據(jù)安全，所有設計模型和仿真數(shù)據(jù)和文件都保存在機房的共享存儲上，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、高信號帶寬、高可靠性、人性化使用、低噪聲、低維護復雜度和低維護成本等指標和功能。通過主動3D投影機搭載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； 

l 使用畫面分割器實現(xiàn)1屏、4屏、16屏3D投影的模式切換； 

l 通過融合器實現(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)的安裝和設置應美觀大方，與系統(tǒng)周圍環(huán)境、裝修和設備布置協(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，包括二維平面仿真圖形信號和三維立體仿真圖形信號；在整個大屏設計時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)預先設定的規(guī)則自動設置，也可以在某些情況下手動操作顯示特定的信息；功能豐富、操作靈活簡便、運行穩(wěn)定；

l 整套3D投影系統(tǒng)具有可靠性、先進性、易維護性、實用性和可擴展性。 

? 仿真計算需求

l 管理和調(diào)度100個節(jié)點左右的高性能計算集群 

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 支持實時資源監(jiān)控和多維度報表分析

針對用戶高性能計算和前后處理的應用需求，我們建議采用XXX整合圖形服務器和高性能計算資源，形成一個前后處理和仿真計算一體化平臺。該平臺主要提供以下服務：

l 前后處理遠程可視化：從桌面PC通過遠程可視化使用機房的圖形服務器，進行CFD/CAE有限元網(wǎng)格前后處理；

l 批處理仿真計算：包括CFD（流體類仿真），CAE（結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性、動力響應、熱傳導、彈塑性等力學性能類仿真），電磁類仿真；

l 協(xié)同設計仿真優(yōu)化：流體、結(jié)構(gòu)、電磁等多目標、多學科的協(xié)同仿真迭代優(yōu)化；

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

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

2、高性能集群共分為4大計算資源池，即為：刀片計算資源池、胖節(jié)點資源池、GPU計算資源池、協(xié)同設計資源池。

3、高性能集群其他節(jié)點有：管理節(jié)點、許可節(jié)點、報表節(jié)點、門戶節(jié)點、登錄節(jié)點、I/O節(jié)點、存儲節(jié)點等。

4、I/O節(jié)點與存儲節(jié)點采用并行文件系統(tǒng)。

5、高性能集群網(wǎng)絡分為infiniband網(wǎng)絡（計算）和千兆以太網(wǎng)絡（管理）。

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

7、投影設備采用BARCO等。