华为高性能计算解决方案

华为高性能计算解决方案1概览1.1HPC概述2高性能计算系统概述（source：）2000~20131990-20001980-19901970-1980MPP向量机DSMCluster01002003004005002009-2013TOP500HPC系统架构ClusterMPPSMP高性能计算系统的架构演变全球HPC系统主流架构（cluster和MPP）以计算为目的，使用了很多处理器的单个计算机系统或者使用了多台计算机集群的计算系统和环境什么是高性能计算3高性能计算系统的应用领域气象环境中尺度、中长期预报、海洋、环境预报动漫渲染图像处理、高清视频、三维渲染石油勘探地震资料处理、地震资料解释、油藏模拟生命科学序列比对、分子对接、分子动力学CAE仿真结构分析、流体分析、电磁场分析物理化学量子力学、分子力学、蒙特卡罗分析高性能计算应用领域4高性能计算系统组成Application:计算应用ScalableFileSystem:集群存储Middleware:计算通信中间件DevelopmentTools:开发工具OperatingSystem:集群操作系统Interconnect:高速计算互联设备Server:节点服务器Storage:硬件存储设备•ClusterManagement:集群和资源管理•DeploymentToolkit:部署工具•ChangeManagement:配置变更管理•HealthMonitoring:状态监控•JobScheduling:作业调度5高性能计算系统的发展趋势世界第一的超级计算机最大计算能力TOP500单位能耗计算能力Source:Top500官网330.80628.77885.190.00200.00400.00600.00800.001000.002011201220131.762.5710.5117.5933.860.0010.0020.0030.0040.0020092010201120122013PFlop/s计算能力每年成倍增长单位能耗计算能力快速提高MFlops/Watt6高性能计算系统的发展趋势02000400060008000100001200014000160001800020000200820092010201120122013Top1计算机功耗Top2计算机功耗Top3计算机功耗Source:Top500官网计算功耗逐年增加3740374450402826292823323727220%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20072008201020112012电力冷却制造、楼层、空间Source:InterSect360电力和冷却占整体机房设施费用70%以上7X86,Linux,刀片系统,高速网络占据主流高性能计算系统的发展趋势100%75%50%25%全球TOP500高性能计算机的使用情况81%10%95%66%41%处理器操作系统构建方式互联网络IntelX869%AMDX869OthersLinuxBlade16%43%34%IBGEOthersOthersOthers5%8高性能计算发展中遇到的挑战扩容部署复杂，重复利用已有投资困难高性能计算机能耗问题越来越突出Top计算机的耗电量相当于一个中型城市日常耗电量，Top500计算机仅有167个出现在GreenTop500榜单中我们的超算平台要分好几期建设，扩容很不方便，且部署复杂，费时费力。——欧洲某高校超算中心主任管理困难，缺乏直观的管理和流程定义工具应用计算量快速膨胀，对性能要求越来越高生物基因测序的步骤很复杂，分支很多，新计算任务的上线很耗时间，效率低下。——中国某生物基因公司研究员我们的渲染业务发展很快，对计算资源的需求正在急剧膨胀——美国某媒体制作公司高管挑战9概览1.2华为All-in-one高性能计算解决方案10集群管理业务管理刀片节点IB/10GE交换机IB/10GE业务网络GE管理监控网络计算集群GPGPU机架存储集群GE交换机机柜存储Phi机架存储固态存储模块化数据中心集装数据中心交换网络管理节点华为高性能计算解决方案示意图11并行文件系统并行环境系统部署定制开发备份恢复编译开发环境行业应用服务平台CAE/CFD生命科学石油勘探动漫渲染气象环境科研教育GPGPU机架机柜存储Phi机架存储固态存储GE交换机IB/10GE交换机刀片WindowsLinuxCentOS+计算存储网络硬件资源操作系统计算环境系统环境高性能集群管理软件CHESSPBSWorksPlatformJHScheduler炫云Bright集群管理集装数据中心模块化数据中心基础设施华为高性能计算解决方案全景图12大型中型小型AllInChassisAllInRackAllInRoom高效敏捷统一管理适配业务特征高度集成快速部署一体化设计按需部署高效节能节约投资华为高性能计算解决方案交付形态13AllInChassis解决方案：高度融合高密计算、大容量存储和高带宽网络特性说明12U8/16/32刀片，单框64个至强处理器，浮点计算能力达16.5TFLOPS单框12TB高性价比内存，虚拟化和大数据分析轻松应对单框15.6Tbps背板带宽，数据库集群极速互连支持InfiniBandQDR/FDR,支持IBEDR演进支持GPGPU辅助加速计算主要应用场景小型超算用户：例如普通大学超算中心、各部委科研所、各地动画基地渲染农场等计算节点储存节点交换模块All-In-Chassis：小型HPC系统解决方案14All-In-Chassis标准配置机框组件产品型号数量机框E90001管理节点&计算节点CH1408加速节点CH2212胖节点CH2401存储节点CH2221一体化HPC解决方案，预安装华为集群管理软件计算能力：10.6TFLOPS,存储能力：13.5TB,最大功耗:10KW15特性说明一体化集成、快速部署机柜42U、24U可选，交付周期短高度集成服务器、路由器、交换机、UPS、配电单元、监控单元、PDU、散热系统于一体、即插即用模块化设计、灵活扩容模块化架构，IT机柜、网络机柜、电池柜功能柜按基本单元灵活组合UPS、电池包、配电盒等采用标准19”插框设备，按需部署智能高效，绿色节能采取机柜自然通风散热，节能环保；排风风扇采用直流变速风机，根据环温动态调节转速，高效节能主要应用场景中小企业IT应用、大型企业分支、电子校园等All-In-Rack一柜式HPC解决方案，高集成度设计，集成基础设施，IT设备于一柜，即插即用All-In-Rack：中型HPC解决方案16All-In-Rack标准配置组件产品型号数量机柜标准机柜1计算节点E90002CH14032管理/监控/存储节点RH1288V26管理:1监控:1存储:4存储设备S2600T1计算能力:33TFLOPS存储能力:144TB最大功耗:25KW机柜17特性说明适应性强，空间利用最大化最低只需2.6m的安装层高通过单双排灵活排列，最大化利用空间按需部署，快速便捷通过工厂预制与标准化的接口，1周内即可完成现场安装，部署速度提升50%模块化架构，高效节能满足高能效低PUE行级空调、模块化UPS、密闭通道、高集成配电柜的联合应用使PUE降至1.5以下主要应用场景定位大中型数据中心，可广泛应用于政务网、教育医疗、中小企业、大型公司分支机构、呼叫中心和金融网点等采用All-In-Room模块化设计理念，实现快速建设，按需部署，高效智能单排双排All-In-Room：大型模块化机房HPC解决方案18All-In-Room标准配置中型模块化机房22标准机柜(42U)，最大可扩展到28个最小PUE1.3整体IT功耗：133KW输入配电柜输出配电柜电池空调计算柜空调存储柜空调空调空调计算柜计算柜GPU柜胖节点柜网络柜密闭冷通道计算能力:187TFLOPS@322nodes存储能力:1PB,IO能力：12GB/s空调UPS6600mm3600mm192.1华为高性能计算解决方案部件详解20计算高性能集群管理软件IT硬件集群管理软件基础设施机房机柜存储网络华为高性能计算解决方案主要部件212.1华为高性能计算解决方案IT硬件详解22硬件之计算设备－华为服务器产品全景图BladeserverE6000ConvergedinfrastructurebladeserverE90002U2/4nodesX6000CabinetserverX800044UCH121CH220/221CH222CH240XH310/311XH320XH621BH620BH622BH6401U2PRH12882U2PRH22852U2PRH22882U4PRH24852U4PRH24884U4PRH58858U8PRH8100CH242BH621DH310DH320DH628CH140刀片服务器高密度服务器机架服务器23节点分类特征刀片服务器机架服务器计算型节点提供高密度计算能力CH121CH140RH1288GPU节点提供异构加速能力CH221RH2288H存储型节点提供较大本地存储能力CH222RH2285胖节点提供大内存运算能力CH240CH242RH5885RH2485HPC计算节点24•简单---深度融合计算、存储和网络。快速部署，使部署周期从几周缩短到几天•高效---计算密度提升66%，虚拟机数量提升30%，数据库应用性能提升4倍•节约---支持未来三代处理器和未来十年网络技术的演进64CPU/12UNo.1计算密度（2S）15.6TbpsNo.1背板交换带宽15TBNo.1单存储刀片容量40°CNo.1可靠性胖节点胖节点存储型节点计算型节点计算型节点GPU节点GPU节点E9000CH121CH140CH220CH221CH222CH240CH242计算设备刀片服务器E9000：融合架构服务器25高密刀片：CH140标准刀片:CH121形态半宽单槽2个2路刀片服务器处理器数量4个处理器型号IntelXeonE5-2600系列4核、6核、8核处理器内存插槽每个2路刀片8DDR3DIMM插槽，最大内存容量512GB硬盘数量每个2路刀片1个2.5英寸SSD工作温度5℃-35℃尺寸210mm×525mm×60mm形态半宽单槽1个2路刀片服务器处理器数量2个处理器型号IntelXeonE5-2600系列4核、6核、8核处理器内存插槽24DDR3DIMM插槽，最大内存容量768GB硬盘数量2个2.5英寸SSD工作温度5℃-40℃尺寸210mm×525mm×60mm计算型节点26形态全宽单槽2路刀片服务器处理器数量2个处理器型号IntelXeonE5-2600系列4核、6核、8核处理器内存插槽24个DDR3DIMM插槽，最大内存容量768GB硬盘数量2个2.5英寸SSD、SAS或SATA硬盘IO扩展支持扩展1个PCIex16全高全长的GPGPU或PHI工作温度5℃-40℃形态2U机架服务器处理器数量2个处理器型号IntelXeonE5-2600系列4核、6核、8核处理器内存插槽24个DDR3DIMM插槽，最大内存容量768GB硬盘数量12*3.5’+2*2.5’or8*2.5’or26*2.5’SAS/SATA硬盘，支持RAID0/1/5/10/50/6/60IO扩展支持扩展1个PCIex16全高全长的GPGPU或PHI刀片服务器：CH221机架服务器：RH2288HGPU节点27形态全宽单槽2路刀片服务器处理器数量2个处理器型号IntelXeonE5-2600系列4核、6核、8核处理器内存插槽24个DDR3DIMM插槽，最大内存容量768GB硬盘数量15个2.5英寸SSD、SAS或SATA硬盘工作温度5℃-40℃尺寸423mm×525mm×60mm形态2U机架服务器处理器数量2个处理器型号IntelXeonE5-2400系列4核、6核、8核处理器内存插槽12个DDR3DIMM插槽，最大内存容量768GB硬盘数量12*3.5’+