基于-机群的高性能计算平台构建方案v4.0

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1、基于机群的高性能计算平台构建方案目录1需求背景41.1CAE技术简介41.2CAE对计算能力的需求41.3CAE当前面临的主要问题52解决方案72.1并行计算基本原理72.2高性能计算环境93硬件的选购与配置103.1机群的硬件构成113.2典型的硬件配置124软件的安装与优化配置124.1系统及底层支持软件的安装、调试及优化134.2工程计算软件的安装、调试及优化165机群系统管理软件175.1机群系统管理软件开发的背景175.2目前主流的解决方案介绍175.2.1HPCMU185.2.2PlatformLSFHPC195.3自主研发的机群系统

2、管理软件CAS介绍205.3.1完全基于web的操作方式225.3.2实时资源使用状态监控225.3.3远程起停机群235.3.4可定制的管理模块236机群作业管理软件236.1机群作业管理软件开发的背景236.2目前主流的解决方案介绍246.2.1PBS(PortableBatchSystem)246.2.2LSF(LoadSharingFacility)246.2.3LOADLEVELER256.2.4CONDOR256.3自主研发的机群作业管理软件CAS介绍266.3.1所见即所得的作业提交功能266.3.2齐全的任务操作及查看功能276.

3、3.3图形与文本双重查看任务详情功能286.3.4根据需要编写的任务停止功能306.3.5独特的任务修改计算功能316.3.6其它大众功能简介327CAS方案的优势327.1无可比拟的易用性337.2精心设计的两级用户管理方案337.3细致入微的数据安全设计方案348CAS方案的独家特点348.1与工程计算软件的深度整合348.2完善严密的数据和系统安全管理348.3完全基于web的界面技术358.4动态的资源监控358.5可裁剪可定制的弹性系统架构358.6方便实用的两级用户管理方案369成功案例361需求背景1.1CAE技术简介计算机辅助工程

4、技术（ComputerAidedEngineering,CAE）已经成为解决当代工程计算包括工业产品的强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、弹塑性等力学性能以及性能的优化设计等问题的最核心技术和手段。自上个世纪60年代投入商业应用以来，其发展和应用一直与计算机技术以及包括航空发动机在内的实际工程和产品设计的发展密不可分。CAE的广泛应用使得工程和产品的设计水平发生了质的飞跃。经历了40多年的发展历史，CAE理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、汽车、土木结构等领域)必不可少的数值计算工

5、具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。CAE的基本概念是将用理论计算无法实现的复杂分析对象（连续的无限自由度问题）离散成一系列“基元”（有限自由度问题），在此基础上构造一系列非常复杂的、相互关联的“方程组”来近似表达分析对象的内在本质，利用计算机的先进计算能力解算这些“方程组”以获得计算结果。目前的CAE技术不仅包括以有限元分析（FEA）为核心的计算结构力学范畴，也包括计算流体力学（CFD）（包括计算热力学、计算化学等）、计算电磁学（CEM）等主要的学科领域。因此也出现了对应的两大CAE工程软件群：1）FEA有限元分析软件常见的商业FE

6、A软件有ABAQUS、ANSYS、ADINA、MSC/NASTRAN、I-DEAS等。2）CFD流体动力学分析软件常见的商业CFD软件有Ansys-CFX、Fluent、Numeca、Star-CD、Phoneics等1.2CAE对计算能力的需求随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备，因此，CAE的分析设计必须对现有的计算能力和存储能力提出了更高的要求，主要表现在：需要处理更多的工程数据现代勘探和测量技术的发展，使得在设计、生产或施工前后都能获得大量的数

7、据，数据的及时有效处理能为后继的、生产或施工提供有力的指导；要处理更大规模的问题为了提高分析精度，必须采用更精密的网格划分、模拟更加精细的结构，使得问题规模不断扩大；要完成更加困难的分析在分析中要考虑更多的影响因素，不仅要处理线性弹性问题，还要处理非线性、塑性、流变、损伤以及多物理场的耦合等，分析起来更加困难；要进行更深层次的优化为了降低成本，提高经济效益，对设计要反复进行优化，而且优化规模也与日俱增。1.1CAE当前面临的主要问题CAE对计算能力的需求给当前的计算机系统的计算能力和存储能力带来了日益严峻的挑战。计算速度太慢！网格量太大，内存不足

8、，无法计算！如果您是CFD或者是FEA工程师，您一定对此深有感触。CAE当前面临的主要问题具体说来表现为如下两个方面：1）、单机CPU计