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刀片计算节点是什么(刀片计算节点是什么意思)

admin2022-12-12科技生活112

如何在集群环境中使用fluent计算

是机群?有什么特点?

机群又叫集群,当然就是许多的计算机(废话),因为机器太多了,又需要协同工作,所以需要按照一定的方式来管理,管理的结构形式叫做拓扑(这个不用管)。机群使用的电脑是刀片(又薄又长的机箱)形式(为了便于插入机柜),一个刀片一般称为一个节点。

一般而言,机群会分为三种节点:管理节点(若干台),编译节点(若干台),计算节点(其余全部)。这三种节点的配置略有不同(废话),管理节点主要用来存储使用机群的用户的信息,如名字,密码,可以使用机器数的权限

hpe 刀片服务器和机架服务器的区别

刀片服务器和机架式服务器的主要区别在于:额定空间内计算能力。

刀片服务器能通常安插在刀箱内。一把刀片视为一个节点,一个正常的刀箱可以容纳8个节点以上的计算能力,刀片服务器依赖刀箱的集中散热、电源、交换设备。

机架式服务器不需要额外配备刀箱,一台服务器视为一个节点,可独立运行。有独立的散热、电源。

如何知道至强系列(XEON E5-2600 V2系列)的计算峰值≥3300亿次(3300G Flops=3.3T Flops)

这个应该是大型服务器上的刀片式CPU板的总峰值,照这个要求,应该最少用3到4颗八核E5的CPU,或者两颗各16核心的CPU才行,因为CPU的核心数量已经规定不能小于10核心。所谓的整套刀片节点计算峰值就是全部CPU的计算峰值之和。就是说,你可以用两个刀片CPU板,每个CPU板的CPU核心最少为八核的,或者是3个刀片,每个刀片分别有四核的CPU。也有一个刀片就可以上两个或四个CPU的板子,怎么搭配看怎么省钱又能达到目的为先了。

关于刀片服务器

U是一个高度单位.1U是4.55厘米.

所谓刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元,实现高可用和高密度。每一块"刀片"实际上就是一块系统主板。它们可以通过"板载"硬盘启动自己的操作系统,如Windows NT/2000、Linux等,类似于一个个独立的服务器,在这种模式下,每一块母板运行自己的系统,服务于指定的不同用户群,相互之间没有关联。不过,管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下,所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境,并同时共享资源,为相同的用户群服务。在集群中插入新的

"刀片",就可以提高整体性能。而由于每块"刀片"都是热插拔的,所以,系统可以轻松地进行替换,并且将维护时间减少到最小。

这些刀片服务器在设计之初都具有低功耗、空间小、单机售价低等特点,同时它还继承发扬了传统服务器的一些技术指标,比如把热插拔和冗余运用到刀片服务器之中,这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求;有的还通过内置的负载均衡技术,有效地提高了服务器的稳定性和核心网络性能。而从外表看,与传统的机架/塔式服务器相比,刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用,并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。

刀片服务器的特点

刀片服务器公认的特点有两个,一是克服了芯片服务器集群的缺点,被成为集群的终结者;另一个是实现了机柜优化。

集群终结者

众所周知,作为一种负载均衡技术,服务器集群已经在有效提高系统的稳定性和核心网络服务的性能方面被广泛采用,在集群系统中,若要提供更高端的运算和服务性能,只需增加更多的单元就可以获得更高的性能。更为重要的是,服务器集群还可以为任何一台单独的服务器提供冗余和容错功能。

目前IT行业正在大力发展适应宽带网络、功能强大可靠的计算机。在过去的几年里,宽带技术极大地丰富了信息高速公路的传输内容。服务器集群和RAID技术的诞生为计算机和数据池的互联网应用提供了一个新的解决方案,而其成本却远远低于传统的高端专用服务器和大型机。但是,服务器集群的集成能力低,管理这样的集群使很多管理员非常头疼。尤其是集群扩展的需求越来越大,维护这些服务器的工作量简直不可想像,包括服务器之间的内部连接和摆放空间的要求。这些物理因素都限制了集群的扩展。刀片服务器的出现适时地解决了这些问题。在集群模式下,刀片服务器所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境,共享资源。同时每个刀片都可内置监视器和管理工具软件, 配置一台高密度服务器就可以解决一台到一百台服务器的管理问题,如果需要增加或者删除集群中的服务器,只要插入或拔出一块板即可,将维护时间减少到最小。就这个意义上来说,Blade Server从根本上克服了服务器集群的缺点。

实现机柜优化

从某一角度而言,刀片服务器实现了机柜优化的自然飞跃。刀片服务器将机柜式服务器所占用的空间密度再一次提高了50%。资料显示,在机柜系统配置好的前提下,将1U机架优化服务器系统移植到刀片服务器上,所占用的空间只是原来的1/3~1/2。而在一个标准的机柜式环境里,刀片服务器的处理密度要提高四到五倍。比如在处理1024节点的高密度计算服务器环境里,1U配置需要24个机柜,其中不包括以太网交换集线器所占用的机柜空间,而采用插有8个"刀片"的刀片服务器,只需要9个机柜,却包括了以太网交换机的空间。在相同的面积内,数据中心可以通过部署刀片服务器获得8倍于机架式服务器的服务器租赁收益。

另外,刀片服务器采用集中管理的方式,可以简化服务器的管理工作。在IT人员日益匮乏的今天,采用刀片服务器的企业可以减少雇佣工资高昂的服务器管理和维护人员,从而降低维护费用。还有,刀片服务器的低功耗设计也会显著减少能耗,节约能源的同时减少了费用。

作为一种新兴的服务器产品,读者可能还缺乏对它的直观认识。每台刀片服务器一般由机柜和刀片组成,因此刀片服务器的标识由机柜的型号和刀片的型号共同构成,而不像以往的服务器那样由一个单一的服务器型号所代表。刀片通过机柜背板上的CompacPCI接口与之相连接。服务器机柜一般可以容纳8片至数十片刀片。刀片以服务器刀片为主,而每个服务器刀片都是一个功能完整的服务器。

在此,我们以一款常见的一种刀片服务器向大家介绍一下,以了解其基本构成。

根据所需要承担的服务器功能,刀片服务器被分成服务器刀片、网络刀片、存储刀片、管理刀片、光纤通道SAN刀片、扩展I/O刀片等等不同功能的相应刀片服务器。

目前最为常见的服务器刀片一般采用1颗为的Intel Pentium Ⅲ处理器,并采用ServerWorks LC-E芯片组、Intel 815芯片组、Via Pro266芯片组,支持的内存容量和类型由芯片组决定,内存类型一般为具有ECC功能的SDRAM或DDR。由于刀片服务器的散热问题较为严重,在设计中也有厂商采用了低功耗的Transmeta 5600处理器。目前,HP、Sun也正致力于把它们的RISC处理器制作成服务器刀片,只是尚未面世。

除连接机柜背板的接口外,服务器刀片上一般还具有一个PMC扩展接口,可以连接PMC接口的扩展卡,如SCSI卡、光纤存储卡等,其功能相当于PCI扩展槽,只是相应接口的扩展卡价格略贵。 服务器刀片采用与笔记本电脑相同规格的65mm(2.5英寸)硬盘,一般只安装操作系统和简单的应用软件,性能较低。

网络刀片

网络刀片的功能相当于局域网交换机,从而提供良好的网络监控和管理功能。网络刀片普遍提供10/100Mbps端口,以双绞线的方式连接服务器刀片,对外提供高速上连通道(千兆端口)。采用NAS存储方式的刀片服务器经常会配备2个网络刀片,其中一个专门用于连接NAS设备。每个刀片支持10/100/1000M以太网连接,并且可以在背板上安装10/100/1000M的2-4层交换机,这样就可以把系统中每个槽位上安装的刀片与交换机连接起来,提供一个基于IP的交换网络。通过集成这种总线,刀片服务器系统可以很好地集成IP业务和语音业务,提供各种不同的电信增值服务。

存储刀片

存储刀片可以被视为一个硬盘模块,通过背板总线或者硬盘接口线向服务器刀片提供存储功能。存储刀片上一般配备2块性能较高90mm(3.5英寸)硬盘,接口类型有IDE、SCSI和光纤通道(Fiber Channel)接口。

管理刀片

第一代刀片服务器的KVM(Keyboard、VGA、Mouse)刀片可以说是功能最为简单的管理刀片,提供对所有服务器刀片的管理控制。KVM刀片,提供键盘、鼠标、显示器接口,KVM刀片经常还包括软驱和光驱,便于使用者直接操作服务器刀片。KVM刀片上提供切换开关,用于在机柜上的不同刀片之间或者不同机柜之间进行切换。第二代刀片服务器具备更加强大的管理功能,但是各家产品各不相同。管理刀片往往通过服务器刀片上集成的监控管理芯片进行1台或多台刀片服务器的集中监控和管理。管理刀片向服务器机柜内的其他刀片提供必要的配置信息,并在某些刀片发生故障时接收报警信息,并向监控程序发出报警。

CompactPCI :刀片服务器的标准

CompactPCI开放式标准架构很好地平衡了业界标准,包括硬件、操作系统、应用开发工具、能快速有效开发高利润的电信增值服务,同时使传统上以专有软硬件架构为主的电信建设转型,能享受开放系统带来成本大幅降低及大众化业界标准操作系统的好处。这一转变让设备及服务供应商找到了数以百万计的开发者,并开始采用具高可靠性、高扩展性和高性能的CompactPCI宽频通讯平台。

CompactPCI总线标准是建立刀片服务器的基础。它是惟一的标准,同时也是标准纷争的起源。CompactPCI目前有2个主要的版本,即 1.0版和2.0版,它们在接口定义的完善程度上不尽相同。早期的刀片服务器全部采用CompactPCI 1.0的标准,背板带宽也限定在32位PCI之内,这些产品属于第一代刀片服务器。2002年最新推出的刀片服务器部分采用CompactPCI 2.0标准,背板支持64位PCI通信,称之为第二代刀片服务器。由于标准的版本不同,两代刀片服务器之间不能完全兼容。

目前为止,只有HP一家声称完全按照CompactPCI标准设计刀片服务器,而其他服务器厂商只是在总线和接口标准方面遵循CompactPCI,在刀片的尺寸上没有完全按照该标准去执行。

应用模式指南

刀片服务器的应用很广泛,尤其是对于计算密集型应用,比如天气预报建模、数据采集、数据仿真、数字影象设计、空气动力学建模等等。而对于行业应用,如电信、金融、 IDC/ASP/ISP应用、移动电话基站、视频点播、Web主机操作及实验室系统等,刀片服务器依然能大显身手。刀片服务器的出现使其在2001年底的服务器市场上占据一块相对于机架式服务器来说不算小的市场份额。而随着2002年技术的发展尤其是InfiniBand技术开始扮演重要角色,刀片服务器将逐渐成为主流服务器并占据较大的市场份额。

刀片服务器的使用范围相当广泛。下面我们列出两个典型的应用模式进行简单的介绍。

应用模式1:网站Web服务器

这种方式可充分发挥刀片服务器密度高、可群集以及可远程管理的优势。网站可以用刀片服务器组成高密度的群集,用来实现高访问量的Web服务器,后端再连接中高端的服务器或群集系统作为数据库服务器。存储服务提供商可以采用同样的前端方案,后端配合NAS设备来提供存储服务。与普通机架服务器相比,刀片服务器在这类应用中的优势在于占用机位少,可有效节省托管费用。

应用模式2:中小企业网络服务器

当前的企业网络需求是多方面的,需要类型多样的服务,其中有些服务可以安装在一台机器上,而有些则需要使用至少一台备份机器或者群集。与之相对应,任何一个刀片系统既可以独立运行,也可以与其他服务器组成群集或互为备份。根据企业的实际需要进行搭配。这种方式可充分发挥刀片服务器易管理、配置灵活和可扩展性好的优势。 使用刀片服务器进行群集并与存域网相结合,这可以胜任大数据量吞吐的数据库并行处理。对于企业来说,这种高密度不仅节约了宝贵的机柜空间,还节约了布线成本,并可节电,从而降低对UPS的要求。

怎么将一堆高性能电脑硬件组成超级计算机?

今天咱们来看看天河2号超级计算机怎么搭出来的。

天河二号由国防科技大学和浪潮合作研制,2013年至2014年蝉联全球超级计算机第一名。不过性能是拿钱堆出来的,造价25亿人民币,一天满负荷运转要耗电费40万元。看看下面的配置就知道为什么花这么多钱了。从这么多CPU看得出来,CPU厂商是多么喜欢超级计算机。不过美国政府对中国禁运高端CPU之后,Intel的销售估计都要哭死了。

怎么从一个个芯片组装成一台超级计算机?看下图。16000个计算节点,其实就是主板,汇集成32个Frame,再组成4个Rack,最后组成了超算系统。

超级计算机的基础节点包括三种:16000个计算节点,4096个管理节点,256个IO节点和64个存储服务器。

先看看最小的组件:计算节点。2 个Intel Ivy Bridge CPU + 3个 Intel Xeon Phi 。CPU之间用QPI总线互联,一般NUMA架构是这么做的。每个CPU有自己的DIMM内存,一共64GB。还通过PCIex16连到内部高速互联网络,GDDR5内存。GDDR5内存有一个专门的CPU管理。两个万兆网卡估计是管理用的。这样一个节点计算性能最高可以到3.432Tflops,

计算节点物理上坐落于计算刀片服务器。如下图,蓝色的是Xeon Phi处理器,黑色的估计就是Ivy Bridge CPU,所以一个刀片服务器包含了两个节点。

再来看看用国产飞腾CPU搭建的管理节点,性能是144GFlops。飞腾CPU是国防科大研制的,目前有几种型号,天河2号采用的FT-1500基于 Sparc V9架构。为了便于商业化推广,飞腾还推出了兼容ARM64位指令集的FT-1500A系列。FT-1500A目前包括4核和16核两款产品。其中4核处理器芯片主要面向桌面终端和轻量级服务器应用领域,面向服务器应用领域的是16核处理器芯片。据称,FT-1500A系列处理器与Intel 2010年的处理器性能相当 。

来看看这颗基于Sparc架构的FT-1500架构。采用40nm工艺,1.8GHz,16核,功耗约65瓦。计算架构采用了SIMD(Single Instruction Multiple Data),一条指令可以同步让多组数据执行。如下图,一个CPU有四个DDR3接口,IO带宽很高。

天河2号有256个IO节点和64个存储服务器,总共存储容量12.4PB。既然是超级计算机,自然要使用高性能的固态硬盘SSD,每个IO节点有2TB的SSD,IO带宽达到5GB/s,从下图可以看出1个2TB SSD由5个400GB 小SSD组成,那估计每个的带宽是1GB/s。IO节点对外有两种接口:高速互联接口和Infiniband QDR存储网络接口。阿呆猜想高速互联网络是用来输出数据给计算节点,IB接口是IO节点之间数据共享用的。采用了Hybrid hierarchy file system,H2FS,数据保存在每个节点本地,但是相互之间也能共享。

这么多节点怎么组成超级计算机呢?下面就是组网图。关键的设备是中间的13个交换机,每个交换机有576个端口!

更加难能可贵的是,高速互联芯片都是纯国产。包括网络路由芯片NRC和网络接口芯片NIC。

NRC采用90nm工艺,大小为17.16mm*17.16mm,2577个管脚,带宽为2.56 Tbps。这么多管脚估计也是为了增加端口数。

NIC也是90nm工艺,大小10.75mm*10.76mm,675个管脚。

说到超算,就不得不提制冷系统,这么一台庞大的机器,没有有效的制冷,估计就着火了。天河2号采用了紧耦合水冷系统,整台机器功耗17.6MW,加上制冷系统就是24MW。制冷用了27%的电。

天河有自己的软件架构,如下图。对用户来说,最重要的是用户的编程接口,有些用户为了搞个研究,写这个程序就得花上几年。很多时候政府推动的项目硬件给很多经费,设备都很不错,但是领导舍不得给软件投钱,毕竟展示效果没那么壮观,所以软件往往是短板,用户使用不便,先进设备的利用率就不高。

天河支持下列编程语言。值得一提的是OpenMC语言,比CUDA和OpenCL的抽象级别更高,在CPU等各种资源之上有一个统一的逻辑层。各种计算任务异步执行,同时分配到不同的设备上。

对管理者来说,这么多节点的资源调度和监控也是很重要的。如下图,每台机器安装了国产麒麟Linux操作系统,其实也是国防科大主导的。

我们搞存储的最关心的就是存储软件架构了。数据分为本地存储和共享存储,共享存储使用了超算流行的Lustre分布式文件系统,这种文件系统对于大文件访问性能不错。用户使用POSIX接口读写文件。不过数据密集型应用用Layout接口和Policy接口访问数据。

总结一下,一台超级计算机其实就是很多小计算机的集合,当然难点在大家的高速互联和同步。

高性能计算机中的胖节点是什么,具体工作应用是什么?

商业概念, 世界上就是一台大内存多路服务器, 主要为了解决大内存应用无法在集群上运行的问题。

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