十五211工程建设子项目《高性能工程计算平台》

HohaiUniversity“十五”“211工程”建设子项目《高性能工程计算平台》建设成果介绍2006年6月HohaiUniversity提高计算水平，实现资源共享提高计算水平——精细模拟，高速运算，有限实现资源共享——整合学校已有资源、集中建1.建设目标设新资源，能方便地为广大师生使用元法解题规模达到百万自由度以上HohaiUniversity2.技术路线网格是什么——网格是在国际互联网基础上建立的一个全新的计算平台，它管理跨区域、跨管理域的计算机、数据库、传感器、远程设备、应用软件等各种资源，实现分布资源的有效集成，并为网格应用提供全面的资源共享接口，提高资源利用率，满足人们对广域范围内各种资源的共享需求。采用最新发展起来的计算机网格技术HohaiUniversity网格系统处在分布式资源和用户中间，作为用户和资源之间的一个桥梁，主要作用是把用户和资源联系起来，提供用户对资源的透明使用，支持全方位的资源共享。网格的三层结构网格的体系结构HohaiUniversity开发网格管理系统的协议、工具国际互联网上使用的协议：HTTP超文本传输协议FTP文件传输协议SMTP简单邮件传输协议HohaiUniversity万维网服务相关协议：XML可扩展标记语言SOAP简单对象访问协议WSDL万维网服务描述语言UDDI统一描述、发展和集成HohaiUniversityGlobus项目与Globus工具包Globus是目前国际上最有影响的与网格计算相关的项目之一是美国Argonne国家实验室等科研单位的研发项目GlobusToolKit是在Globus项目研究基础上开发出的能在多种平台上运行的网格计算工具包软件，能够用来帮助规划和组建大型网格平台、开发适合大型网格系统运行的大型应用程序。现在发展到基于OGSA（开放网格服务结构），并融合了WebService技术的3.0版与4.0版。HohaiUniversity河海校园网格拓扑图3.河海校园网格的体系结构HohaiUniversity硬件资源：5个计算机集群，共86个CPU信息中心IBM刀片式服务器集群10CPU联想服务器集群32CPU计算机学院IBM刀片式服务器集群16CPU工程力学系HP机架式服务器集群24CPU常州校区PC机集群4CPU内存总容量110GB，磁盘总容量5600G理论峰值速度5千亿次/秒（500GFLOPS）HohaiUniversityIBM集群HP服务器集群联想服务器集群HohaiUniversity资源层的软件资源系统软件操作系统RedhatLinux编译环境GCC（C，C＋＋，FORTRAN）并行环境MPICH本地资源管理SUNGridEngine6河海校园网格结构图HohaiUniversity应用软件商业软件Abaqus（并行版）16CPUPFEPG（并行有限元程序生成系统）14CPU自研软件AdvFEM（非线性并行有限元程序）不限CPU教学软件FEM、BEM教学程序10余个基础并行软件平台LAPACK线性代数库SCALAPACKSK可扩展线性代数库ARPACK稀疏矩阵特征值求解器PARPACK稀疏矩阵特征值并行求解器HohaiUniversity网格服务层：包括全局信息服务中心，全局资源调度中心，网格数据库，应用模板库等使用GlobusToolKit4.0以及SGE6开发在网格层面上对底层的各种不同的分布式资源进行调度管理，执行信息收集等功能，能够对用户隐藏底层硬件资源的异构特性。HohaiUniversity客户端服务层：对最终用户提供服务用户身份验证用户任务管理用户信息监控提供用户注册、登陆及资源注册服务用户管理HohaiUniversity用户可对作业进行提交、调试、查询、下载和删除等操作。作业管理用户可以实时查询资源使用情况以及监控作业的状态信息。信息监控HohaiUniversity通过Portal以Web方式和Shell方式使用网格资源网格资源服务方式Web方式服务用户可通过Web界面使用系统的计算能力和信息资源。用户只需在浏览器输入网址：即可。4.河海校园网格的应用HohaiUniversityShell方式服务通过远程Shell方式用户可以直接登陆到集群进行操作，这种方式能满足用户的更多需求。HohaiUniversity远程图形终端服务使用户使用更加直观，实现了资源最大限度的共享。HohaiUniversity网格应用软件库专业软件库PFEPGABAQUSADV-FEM用户自备程序提供串行并行作业和复杂作业的提交教学程序库为广大师生提供方便快捷的学习和应用平台基础并行软件平台提供自主开发和开源的求解器HohaiUniversityABAQUSPFEPG专业软件作业提交界面HohaiUniversity用户自备程序提交教学程序作业提交HohaiUniversity基础并行软件平台HohaiUniversity应用举例：云南某面板堆石坝三维非线性有限元分析用AdvFEM计算四面体单元数1295921结点数231574HohaiUniversityCPU数计算时间（s）146084.44543.38156.31291.51673.7HohaiUniversity区域分解HohaiUniversityx方向位移HohaiUniversityy方向位移HohaiUniversity系统特点：高度的可扩展性；统一以作业形式调用底层资源；支持Web、远程Shell客户端服务方式以模块库方式实现预构件HohaiUniversity学术交流与培训网格报告会——介绍网格交流网格协办全国第二届网格主题日(2004年12月5日)组织Sun公司网格计算技术研讨会(2005年4月1日)举办校庆期间河海网格系列报告会(2005年10月)举行上海超算中心并行计算讲座(2006年4月1日)筹办举行水利高性能计算研讨会(2006年6月)HohaiUniversity人才培养——研究网格利用网格研究人员培养培养了10余名博士，硕士研究生从事网格高性能计算的研究。网格用户培养2005年11月举办并行有限元程序生成系统（PFEPG）培训班，共有近160人听课。2006年5月为研究生开设《高性能计算的方法及其应用》课程（2个学分）。课程内容及授课教师：绪论水利呼唤高性能计算（2学时）姜弘道教授第一章高性能计算概述（5学时）贺海武博士第二章Linux基础（5学时）贺海武博士第三章MPI并行程序设计（12学时）秦忠国教授第四章网格计算基础（6学时）江红副教授第五章网格计算应用（6学时）姜弘道教授，秦忠国教授时间：第13周5月15日开始，共6周，每周3次课HohaiUniversity学术交流——以网格的精神研究网格国内交流访问了：中国科技大学、上海交通大学、上海超级计算中心、上海大学等单位的网格研究机构，进行了深入的学术交流；发表相关学术论文2篇国际交流•2005年8月在WSEAS发表2篇论文；•访问美国、加拿大有关大学，学习、交流网格与高性能计算。内华达大学：国家能源与环境超算中心先进环境科学计算网格AccessGrid阿克隆大学：俄亥俄超算中心阿尔伯特大学：WestGrid，AccessGrid舍布鲁克大学：科学计算中心HohaiUniversity目前用户情况：教师10余人，学生40余人，外单位1人。如：余钟波分布式流域水文模型研究及应用严以新南水北调工程对长江口生态因子的影响王如云海洋潮流计算模式的研究任青文大型隧洞稳定性分析徐卫亚基于区间有限元的开挖支护措施非线性分析糯扎渡水电站1＃2＃导流洞开挖参数反演分析章青地下结构渗流问题分析HohaiUniversity谢谢大家！