智慧企业 联想制造行业 HPC 解决方案 郝常杰联想高性能计算 HPC 解决方案高级架构师
Agenda: 01 02 03 04 05 06 07 联想与高性能计算联想对 CAE 仿真业务的理解 CAE 仿真业务中遇到的挑战联想 CAE 仿真 HPC 解决方案概述联想 CAE HPC 方案优势和关键技术要点联想在 CAE 仿真领域的经验技术服务和支持 2
联想是中国 X86 服务器市场的绝对领导者 3
联想是中国高性能计算的领导者 (2014,2015) 4
DDR/FDR IB 网络最强 Linpack 效率 92%(400 节点 ) 南京大学 HS22 + Infiniband 效率 : 92% 2016/4/15 日完成了高校第一的北京大学高性能计算中心的验收 624 个计算节点,447.6 万亿次 4PB 容量,70GB/s 带宽 56Gb/s IB 网络 Linpack 效率 81% 创 Intel E5-2600V3 记录 5
联想高性能计算发展历程 中国第 1 台 IA 服务器 1995 年联想推出 2005 年深腾 6800 获国家科技进步二等奖 2012 年助力神舟九号飞船与天宫一号精准对接 2003 年深腾 6800 TOP500 第 14 位 2009 年深腾 7000G 二百万亿次 2016 年 ISC Top500 联想获得 92 席 2004 年深腾 1800 获国家科技进步二等奖 2011 年 SuperMUC 世界第一台大规模温水水冷系统 世界第 1 台万亿次机群 2002 年联想推出 2009 年深腾 7000 我国首用百万亿次机 2013 年深腾 7000 北京市科技进步一等奖 6
联想具有最丰富最完善的高性能计算产品 联想深腾 X-8800 Blade Server 刀片系统 NeXtScale Server 快速, 高密, 灵活 GPFS &Intel Lustre GSS LeoStor 高性能存储 Networking 联想智能超算平台 LiCO System Tools R&D 资源管理 Services 部署, 调优, 运维 Rack Server Intelligent Cluster 经过完整测试的, 工厂预集成系统, 包括服务器, 存储, 网络, 集群管理软件等 经过了兼容性测试的完整的系统 ( 包含节点, 存储, 网络和集群管理 ) 完全满足您应用的要求 预装常见开源 HPC 应用 作为一个整体系统为您提供服务 7
联想对 CAE 仿真业务的理解 8
CAE 仿真设计流程 9
应用需求分析 CAE 应用软件分类应用软件并行方式扩展性 静态隐式有限元分析 ABAQUS ANSYS pthreads OpenMP,MPI (IFEA Statics) MSC.Nastran pthreads,mpi 动态隐式有限元分析 (IFEA ABAQUS ANSYS pthreads OpenMP,MPI 低 Dynamics) MSC.Nastran pthreads,mpi LS-DYNA OpenMP,MPI 显式有限元分析 (EFEA) PAM-CRASH OpenMP,MPI RADIOSS FLUENT OpenMP,MPI MPI 高 计算流体动力学 (CFD) STAR-CD MPI PowerFLOW OpenMP,MPI EFEA 类应用软件 ( 如 RADIOSS LS-DYNA 和 PAM-CRASH) 和计算流体动力学软件 ( 如 FLUENT STAR-CD 和 PowerFlow) 的硬件平台支持的扩展性相对较好 ;RADIOSSS/LSDYNA 对 CPU,I/O 性能要求高 ; EFEA 类应用软件和 CFD 软件以采用消息传递并行方式 (MPI) 为主 ; 10
CAE 仿真业务中遇到的挑战 11
业务中遇到的挑战 CAE 对存储和计算资源的依赖 CAE 仿真业务流程复杂 新产品设计等, 需要更高效率的计算和处理 前处理, 数据传输, 仿真计算, 后处理, 图形可视化 自研软件还有采用脚本方式来组织业务流程 CAE 仿真技术专家如何从复杂的 IT 系统中解放出来 大规模高性能计算系统带来的挑战 服务器 存储 网络 软件越来越复杂 需要简洁 易用 智能的系统, 用户更专注与 CAE 仿真业务 供电 散热 系统日常维护 CAE 仿真业务的准时性特点, 对系统可靠性要求很高 系统服务器节点数量增多, 带来维护和难度几何倍数增长 12
CAE 仿真业务平台建设过程中的一些困扰 简单追求硬件规模 单纯追求 Gflops, 简单认为多就是快, 忽略存储系统 / 软件平台的平衡性, 系统整理效率很低 过度关注硬件产品的通用参数, 忽视解决方案的合理性 忽视系统的可靠性和可用性 采用廉价服务器 开源软件简单堆砌, 系统可用性差 使用可靠性差的廉价的非企业级的存储系统导致数据的安全性和可靠性差 13
联想 CAE 仿真 HPC 解决方案概述 14
CAE HPC 架构图 15
20T HPC 架构图 16
100T HPC 架构图 17
集群系统软件 名称描述套 操作系统 RedHat Enterprise Linux 套 集群管理和系统监控软件 xcat 集群管理软件和 LENOVO LICO 套 资源管理和作业调度软件报表生成流程管理 LENOVO LICO Platform LSF&PAC&PA&PM 其他 ( 商业版 PBS Pro) 套 并行文件系统 Intel Enterprise Lustre GPFS 并行文件系统, 套 X86 编译器 数学库和并行开发环境 Intel 并行开发环境 Fortran Compiler 编译器, 数学库, 包含 BLAS LAPACK Scalapack 等等, 提供跟踪分析器和跟踪采集器 ; OpenMPI MPICH2 和 MVAPICH 等并行编译环境 Intel Parallel Studio XE2017 套 服务器 应用软件 据存储 18
联想 CAE HPC 方案优势和关键技术要点 19
GPFS 并行文件系统 经过验证的可扩展性 最大 14 TB 的文件 4PB 以上的文件系统 多达 3906 个节点 非凡的并发数据访问带宽 实测 134GB/s 采用开放标准 支持 X/Open 4.0 文件系统标准, 应用无需修改 文件系统和数据可以通过 mount/unmount 支持任何客户端 支持多路径数据访问 得到更好的扩展性和性能 支持文件系统恢复和高可用性 支持 NFS 或 SAMBA 访问 集群外的客户可以通过 NFS 或 SAMBA 访问数据 支持 Windows/AIX/Linux 业界唯一支持 Windows 作为 NSD 的并行文件系统 GPFS 可以实现数据分级存储和信息生命周期管理 20
Platform LSF 加速计算, 提高资源利用率 概述 功能强大的工作负载管理器, 适用于要求苛刻的 分布式和任务关键型高性能计算环境 全面 关键特性 先进的工作负载调度强大的附加功能套件集成化的应用支持 功能强大 策略和资源感知型调度整合资源以获得最佳性能先进的自助管理功能 灵活 支持异构平台策略驱动的自动化 CLI, Web 服务, API 最大规模 支持数以千计的并发用户百万个并发作业同时使用几十万个 CPU 核 21 收益 提高利用率 : 降低基础设施成本 强大的功能 : 提高生产率 极高的吞吐量 : 更快地得到结果 21
LENOVO HPC 软件 制造企业如何规划 HPC 计算中心 架构 大机 / 集群? 规格? 存储互联 体系架构 使用模式 管理 监控 22
仿真设计一体化 仿真 优化计算, 以及三维 CAD 设计和前后处理的一体化, 通过统一门户访问 后台 Windows,Linux 统一数据管理和访问 支持集成 Citrix XenDesktop 实现云设计 23
联想在 CAE 领域的经验 24
制造业 / 特种行业部分客户案例 上海通用吉利汽车奇瑞汽车 航天多个院所 长安汽车 东风汽车 航空多个所 北京汽车 一汽 中国重汽 中国电子 / 中核 长城汽车 雷沃重工 唐山客车 兵器多个所 四方车辆 潍柴 GE 总参 / 二炮等 25
联想的技术服务和支持 26
联想高性能计算方案特点 专业性联想有具有丰富经验的高性能计算专家团队 1 先进性选择了代表联想先进水平和全球主流趋势的软硬件平台产品, 使之不仅能够满足高性能计算中心目前业务的需要, 还能适应未来技术发展的趋势和需要 2 灵活性根据用户对解决大问题和同时运行多个中小型任务的综合需求, 优化系统资源配置比例, 实现最大的应用灵活性 3 可扩展性在设计上充分考虑到可扩展性需求, 提供具有最高可伸缩性的系统, 并保护用户现有的投资 4 8 高能效采用绿色节能设备和技术, 使系统在保障正常运行的情况下消耗较少的能源 7 高管理性建立统一高效的资源管理系统, 对所有计算机系统资源进行统一监控与管理, 以集中统一的管理方式, 高效率 反应灵敏的技术服务机制, 标准化 自动化的管理流程达到提供优质的资源管理服务, 更好的满足业务发展服务 6 开放性系统方案采用开放标准, 开放结构, 开放系统组件和开放用户接口 充分满足用户投资保护和业务扩展 系统维护等方面的需求 5 稳定性整体系统确保稳定 高效 连续地运营, 能够支持全天 24 小时的连续运行需求 2015 LENOVO INTERNAL. ALL RIGHTS RESERVED. 27
联想高性能计算服务 联想具有高性能计算专家团队和服务团队, 这些团队可以在项目的各个阶段帮助您 : 应用调研 高性能计算方案设计 高性能计算方案论证 应用测试和优化 联想 Lab Service 可以帮助您现场安装和实施 现场培训 其他硬件和软件的服务 2015 LENOVO INTERNAL. ALL RIGHTS RESERVED. 28
联想高性能计算的优势 联想是高性能计算市场的领导者 联想提供从集群硬件到配套软件的一体化解决方案和全方位的服务 联想创新的系统设计使得您的集群系统具有更高的性能和更高的可靠性 联想集群系统广泛服务于企业和教育以及研究领域 联想与行业应用开发商的长期配合能保证项目的顺利实施 29