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曙光1000A超级服务器


  曙光天潮1000A超级并行计算机系统是国家863计划高科技成果产业化的典范之作,其技术水平达到了九十年代同期的国际先进水平。它的推出标志着我国大规模并行处理技术已迈进了世界先进行列,同时也打破了国外产品独霸中国超级计算机市场的局面,填补了国产超级并行计算机领域的一项空白。曙光天潮1000A计算机系统已出口国外,并在国内多个领域发挥作用,产生了巨大反响。

  曙光天潮1000A并行计算机系统采用了国际最新主流并行计算机体系结构DD基于高速网互联的群集体系结构,由4-128个节点机构成,自行设计的软件使系统中节点机群连成一个整体,向用户提供各种跨节点的单一系统映象的服务。曙光天潮1000A上提供了国际标准的并行编程环境,使应用能充分利用群集的并行能力获得最佳的并行性能。曙光天潮1000A用作超级服务器时更是得心应手,几个节点机可同时用作多种服务,也可同时处理一个服务的多种请求,使负载更为均衡。

  曙光天潮1000A是通用的超级服务器,应用范围十分广泛,既可用于科学和工程计算,也可用于数据处理和商业应用,还可用作信息服务器、文件服务器、多媒体服务器等。曙光天潮1000A具有高性能、高可扩展性、高可用性、高可靠性的特点,并易于使用、易于管理。其性能价格比高于国外同类产品,已成为中国高性能计算机市场中的佼佼者。

  曙光天潮1000A是一个通用的超级并行计算机系统,它的高性能、高可扩展性、高可用性等特点以及良好的性能价格比,使它成为高性能计算和各种企业级应用的理想选择。曙光天潮1000A的主要技术特点有:

  采用高速网互联的群集结构

  用高速互联网络连接多个独立的计算机构成一个群集(Cluster)是当前国际上构架大规模并行计算机系统采用的主流体系结构。这种结构最大优点在于它的高可扩展性(High Scalability)和高可用性(High Availability),对于并行任务能提供良好的性能价格比。随着节点机个数的增加或节点机性能的提高,系统的性能随之提高。
  曙光天潮1000A采用目前流行的高速以太网(100Mb)连接各节点机,构成基于群集的并行计算机系统。为改善性能,采用两个高速以太网通信网络分别用于计算和控制,另外还利用串口连接成一个监测网络。曙光天潮1000A的一个机柜可容纳8个节点机,当多于8个节点时,可用多个机柜相连。

  高性能的节点机

  曙光天潮1000A节点机的标准配置为:
  CPU芯片为PowerPC 604e/200MHz,一级Cache为32KB数据Cache和32KB指令Cache,二级Cache为1MB,内存为128MB,内接4GB硬盘。PowerPC 604e是高性能的RISC芯片,具有良好的整数运算和浮点运算性能。节点机主板上集成有100Mb以太网口,另外还可外接以太网卡。曙光天潮1000A利用内置的以太网口和一个外接以太网卡,通过集线器(Hub)或交换机(Switch)互连形成两个通信网。一个称作服务通信网,用作节点机间相互通信;一个称作计算通信网,主要用作并行计算时的消息传递(message passing)。

  高可扩展性、高可用性和配置的灵活性

  采用群集结构的最大优点是具有可扩展性,节点机的配置和节点机的数目可视用户的需求来选定。随着用户应用需求的发展,只需相应增加节点机数目或提高节点机配置,原有的投资可得到最大的保护。   1000A的高可扩展性具体体现在以下几方面:

  用户可扩展:从几个用户到数千个用户。
  性能可扩展:计算、I/O、网络性能随着规模和节点增加而扩展。
  规模可扩展:节点数可从单个到上百个。
  节点可扩展:节点中的处理器数、内存和硬盘容量均可扩展。
  升级可扩展:当CPU或其它部件进行升级时,用户程序能不加修改或只作少量变化就能继续使用
  应用可扩展:随着节点机的升级或节点数的增多,可解决更大的应用问题,用户实际获得的性能也随之提高;系统的作业吞吐率也会迅速提高,能支持更多的应用,并且用户计算周期会明显缩短。

  曙光天潮1000A的高可用性具体体现在以下几方面:

  在不关闭整个系统的情况下,允许关闭并重启一个节点,复位网络,逐个节点安装或升级软件。当某一节点出现故障时,可将该节点上作业切换到另外一个正常工作的节点上继续运行,同时不影响系统中其它节点上作业的运行。

  单一系统映象
  基于群集的并行计算机必须通过软件扩充才能使系统象单机一样地使用和管理,即应提供单一系统映象的功能。曙光天潮1000A支持的单一系统映象功能主要有:

  单一文件系统结构:
  曙光天潮1000A向用户呈现的是一个全局统一的文件系统,它的实现结构对用户是透明的,可以分布在各节点的硬盘上,用户在各节点机上均可使用统一的文件结构。

  单一登录点:
  用户在曙光天潮1000A的各节点机上有统一的用户信息:用户名,组名,口令等,可用单一的用户名和口令登录到任意一台节点机上。另一方面,曙光天潮1000A对Internet网络提供唯一的主机名,用户通过单一的主机名远程登录或使用ftp、E-mail、http等请求系统服务,系统则可根据节点机负载情况动态地选用适当的物理节点实际登录,以保持系统负载均衡。

  单一控制点:
  曙光天潮1000A为系统管理员提供一个系统监控台,并提供界面友好的管理、控制内部节点机的工具,实现系统管理的单一控制点。监控台主板上集成有100Mb以太网口,并另插一块100Mb以太网卡,分别和节点机的通信网和计算网相连,还可通过附加的网卡外接Internet网络。各节点机之间可以利用RS-232串行线互连,再将监控台的串口com2与某一节点的com1相连,构成监测网。当两个以太网都发生故障时,可利用监测网来监控节点机,进行系统维护。

  使用方便的图形界面系统管理工具

  为方便管理,曙光天潮1000A提供了图形界面系统管理工具CLMT(Cluster Monitor),以及其他一些采用JAVA或WWW技术开发的与平台无关的辅助工具。

  联机培训和帮助系统

  它以WWW方式向用户介绍曙光天潮1000A系统的概况、管理和使用方法,并对初级用户提供并行计算机基础知识,并行程序开发等入门知识的培训等等。

  系统监控与管理(CLMT)

  以图形方式向系统管理员提供监控曙光天潮1000A上所有节点机状态的工具,并可对部分或全部节点执行一些操作和管理工作。主要功能有:
监控各节点机之间的网络连通性,监控节点机上用户数、CPU使用量、负载量等等。登录到某个或某几个节点机上,关闭某个或某几个节点机,允许或禁止用户在某个或某几个节点机上登录。

      标准的并行计算环境

  曙光天潮1000A各节点机上都运行AIX操作系统,并提供C、C++和Fortran等语言。为支持并行计算,曙光天潮1000A上提供了当前国际上流行和标准的并行计算环境PVM(Parallel Virtual Machines)和MPI(Message Passing Interface)。PVM提供了一组可与Fortran或C语言连用的库函数。在PVM支持下,利用PVM提供的函数,用户可实现在虚拟机(曙光天潮1000A)上启动并行任务,在多个节点机上并行执行以及实现任务间的通信和同步等。在PVM支持下,应用程序划分成多个任务后,可在多个节点机上并行执行来完成超大的计算量,取得良好的并行性能。MPI是目前国际上通用的用于消息传递通信模式并行计算的界面标准。MPI规定了一组可和Fortran或C语言连用的并行应用编程接口(函数),能实现有效可靠的通信,并支持异构系统,提供良好的可移植性。它的功能和界面与PVM类似,并提供更大的灵活性。

  操作系统

  曙光天潮1000A各节点机上运行的是IBM公司为RS/6000设计的UNIX操作系统DDAIX(V4.2)。AIX操作系统有很强的多用户通信和系统管理功能,有很好的安全性和可靠性。AIX遵循主要的工业标准,保证了UNIX系统间的可移植性,并提供了二进制兼容的运行环境,使不同平台上大多数AIX应用可不加修改地在曙光天潮1000A的节点机上运行。因此,曙光天潮1000A可以支持基于RS/6000平台的上万种应用。

  广泛的应用解决方案

  曙光天潮1000A作为一个通用的并行计算机可用于各种科学工程计算领域,作为一个超级服务器可用于信息服务、事务处理、决策支持等应用。曙光天潮1000A系统是企业级业务应用的理想平台。

  科学工程计算领域

  石油地震勘探:三维迭前深度偏移成像,油藏数值模拟等;天气预报与气候模式计算:大范围或局部地区(省市)短期、中长期天气预报,高分辨率、高精度气候模式计算;水力电力:水文水情预测分析,群库库容调度,河湖及海洋污染分析,水坝设计,电力调度和电网控制等;制造业:航天器、飞机、汽车辅助设计和模拟,性能及可靠性试验分析计算;流体力学:湍流、高超音速流动、真实气体效应、爆炸及高碰撞等的数值模拟;雷达:合成孔径雷达(SAR)、遥感数值信号成像和处理;基础科学研究中的理论计算:量子化学计算及药物分子设计,DNA和蛋白质的整体电子结构分析,材料科学计算,原子分子物理计算以及理论与高能物理计算等。  

  事务处理应用

  包括联机事务处理(OLTP),联机分析(OLAP),数据仓库和决策支持等。典型的应用有银行支付系统和清算系统、证券管理系统、各种MIS系统和商标管理系统等。

  网络服务器

  包括Internet/Intranet服务器(域名服务、Web服务、E-mail服务等),文件服务器,信息服务器,多媒体服务器等。典型的应用有ISP服务主机,大型电子图书馆等等。


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