活动方案之超级计算集群建设方案.docx

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活动方案之超级计算集群建设方案

超级计算集群建设方案

【篇一：

网站集群建设方案】

网站集群建设方案

信息化建设的核心是信息资源的高度共享，要做到这点，统一的用户平台非常重要。

通过分析网站建设中长期采用切块建设暴露出来的种种弊端，提出了统一开发供各部门共享共用网站集群的软、硬件资源，共享共用的网站管理系统、互动交流系统的网站集群建设的新理念，从而实现站群集中规范管理、站点间信息共享、内容发布及时准确、网站设计维护方便，以及网站的高安全性。

一、网站建设存在的问题

1．部门之间条块分割，

缺乏统一接口和标准：

目前的信息化建设得不到统一的规划，各职能部门在信息化建设方面各自为战，所采用的软件系统不一致、数据标准不统一，并且分布在各个相对独立的服务器中，导致了校内大量的低水平重复建设，资源浪费严重，网站信息维护困难，技术要求高。

2．信息缺乏有效的共享和管理：

由于没有统一系统的规划，在各职能部门的网络、网站系统的设计、开发与管理等各方面出现了信息难以交换，在全校范围内人为地形成了一个个信息孤岛，难以实现更高层次的信息处理，如：

信息挖掘、决策支持等等，更为严重的是各系统间的信息缺乏有效的共享，会对整个网络系统的效率和准确性产生影响。

3．应用缺乏有效集成：

由于缺乏统一接口和标准，以及应用系统可能采用不同软件平台开发，各应用系统间也缺乏集成，使得各应用系统之间无法直接访问相互间的数据和功能，经常需要人为的处理，如数据交换。

另外，随着网上应用和资源越来越多，又暴露出应用缺乏有效的组织和管理的弊端。

4．系统升级更新维护成本高：

在非集中式的环境影响下，的管理体制相对松散，各部处与院系之间具有相对独立性。

并且，不同应用系统在不同时期由不同的人员开发，个体差异很大。

许多单位和部门的网站界面和功能多年都不曾进行过更新和升级，其原因之一就是系统更新和升级的成本太高，对技术的依赖程度也越来越大。

5．对it技术的发展缺乏充分了解：

信息化的本质，简单地说就是以it技术支持教学、科研与管理的发展。

因此，要做好信息化的总体规划，必须充分了解it技术的发展趋势，使用成熟、先进而又可持续发展的技术来实施的信息化，这样才能保证在规划的实施过程中不会因为it技术的发展而被迫改变技术路线。

二、对策

针对以上分析结果，我们提出了网站集群建设的概念，网站集群建设就是将各站点连为一体，支持全部站点的统一管理，将现有的各职能部门的信息联系起来，使得同一组织内各个站点之间不再互相孤立。

以统一的门户协同为来访者提供服务。

来访者可以方便地通过一站式服务平台统一获得信息和服务。

站点群管理是实现统一权限分配、统一导航和检索、消除“信息黑洞”和“信息孤岛”的基础。

统一开发供各部门共享共用网站集群的软、硬件资源，共享共用的网站管理系统、互动交流系统。

网站集群建设模式遵循“统筹规划、分步实施；联合共建、互联互通；安全可信、先进可靠；经济实用、灵活方便；统一标准、统一规范”的指导思想，这种模式主要有五个优点：

一是能够资源共享。

采用应用型的开发管理平台将可实现门户及部门网站信息的共享共用，可以形成全校统一的信息交换平台。

二是多个站点的设计内容和数据存储和运行将能并处于同一软硬件环境中，节省大量软硬件的投资。

三是能够实现互联互通，通过站点维护与内容管理权限的分配，使得管理规范化，实现集群化管理。

四是采用基于组件化的设计使得动态网站的开发从程序开发层面提升到应用层面，可在较短时间内建成各部门网站，可以协调部门建设网站步伐。

五是网站信息维护简便，降低了对技术要求，即使制作人员交替也不会对网站群的维护和管理产生很大的影响。

采用网站集群建设模式，比各部门都独立建设各自网站可节省资金，同时还解决了部门之间信息资源不能共享、部门技术力量不足及设备和信息管理维护等问题。

三、集群建设模式的功能设想

根据网站集群建设模式的目标要求，它应当是一个集站点群设计、开发、注册、部署、管理、调用及内容管理于一体的站点群支撑平台，根据业务特征可划分为站群管理平台、站点管理平台、内容管理平台、站点设计工具四个相对独立的业务平台。

1.站群管理用于对站点群、服务和系统资源进行综合管理；

2.站点管理用于对站点进行设置和管理，对设计和内容维护权限进行分配管理，对站点数据、系统日志和访问统计进行统一管理；

3.站点设计用于对站点的布局、栏目、应用等进行设计、制作、发布和升级；

4.内容管理能够允许多个用户依据不同的权限对站点内容进行即时的更新和维护管理。

这四个业务平台可通过目录服务整合成为一个可提供站群全生命周期管理的系统平台。

根据站点建设和管理维护过程中对人员的分工及要求，可将系统用户划分为如下角色：

1.站群管理员：

操作站群系统管理平台，管理整个系统的运行，包括服务申请的审核、站点实例建立等。

2.站点管理员：

操作站点管理平台，管理某个站点，对该站点实例进行整体维护，如备份、恢复等；对该站点应用的设计、审核与维护权限进行分配。

3.站点设计员：

操作站点设计平台，对站点实例进行设计、修改、发布和升级。

4.内容管理员：

操作内容维护平台，根据站点管理员分配的权限，对相应的内容进行维护或对维护完的结果进行审核和确认。

5.站群、站点和站点内容管理员的操作采用b/s结构来完成，使得远程适时维护成为可能，而站点设计员则可采用c/s结构的客户端站点设计工具，功能必须强大且操作简便，网站应用中大量繁杂代码和数据库表单均可通过所见即所得的简单操作（如：

选择、拖拽、填空等）自动生成，可与dreamweaver、frontpage等页面制作工具结合使用，并允许用户离线设计和远程发布站点。

四、目标展望

目前虽然内网站林立，但网站的制作风格和水平千差万别，优秀网站凤毛麟角。

网站技术路线简单，服务器很多以windows作为操作系统，采用asp技术，也还有少量网站大量地采用静态页面，信息量和功能相对简单，在安全性上易受黑客及病毒攻击，在管理上无法实现规范统一，在功能变更以及日常维护中工作量大而繁琐。

网站集群化建设模式的设计理念将在实现站群集中规范管理、站点间信息共享、内容发布及时准确、网站设计维护方便的基础上，还需遵循以下原则：

1．安全性：

系统设计形成在各个层次之间，呈立体状的全面安全管理与控制体系。

2．先进性：

系统网络结构、硬件设备选型、技术架构设计、软件平台选型、开发工具软件选型均应体现业内共识，并符合技术发展潮流的先进技术产品和平台，保障系统的先进性。

3．可扩展性：

系统构架充分考虑与现有系统的连接，考虑应用系统的扩展。

4．稳定性：

稳定性是系统正常运行的保证。

系统应在高效性基础上保证系统的稳定性。

系统需兼顾、平衡、协调高效与稳定指标。

在系统各类软硬件平台选型、参数调整、软件设计开发等方面充分考虑系统高效与稳定指标的平衡与协调。

5．美观性：

在突出网站的严肃风格的基础上，实现具有积极向上，严肃活泼色彩、独特的专业

设计。

6．开放性：

在系统构架、采用技术、选用平台等方面都有较好的开放性。

选择产品都是开放平台，既有自己独特优势，又能与多家优秀的产品组合，共同构成一个开放的、易扩充的、稳定的、统一的系统。

7．可移植性：

选择开放的应用平台，采用互联网主流纯java技术开发，实现跨平台跨操作系统，以标准的接口与各种数据库相连。

从技术的角度来讲网站建设采用集群模式的目标是要实现：

1．独立设计、信息共享：

组织内部任何机构、团队甚至个人均可独立构建符合自身需求的站点；同一站点群内各站点之间的数据和信息可以相互共享，为构建企业级应用奠定了必要的前提和基础。

2．集中管理、分散维护：

整个系统权限由信息中心统一分配和管理，各子站点的设计和维护则由相应的分支机构／部门分散进行，从而使每个部门甚至每个员工均可参与网站应用的构建和维护。

3．统一导航，站群检索：

通过可统一维护的导航功能，可将站点群中各个分散的站点链接为一个有机整体，以统一的门户形象呈现在浏览者面前；通过强大的站群检索功能，可在整个站点群的浩如烟海的资料中迅速找到所需信息。

4．站点分布，权限一致：

对于复杂和大型的企业门户站点，可将应用分布到多个子站点，由各个分散的站点共同来承担整个站点的访问请求，这样即使其中个别子站点发生问题，也不会影响其余站点的使用，有助于整个系统的稳定；在整个站点群中，用户可使用统一的身份（权限）访问不同的应用。

从管理和领导重视的角度来讲，网站建设采用集群模式，其间融入了集中、规范、清晰的管理理念，有利于完善管理制度。

信息化建设是一把手工程，应加强信息化建设的归口管理，管理制度的建设是信息化建设的重要组成部分，要逐步在网站建设、网络使用、信息管理、信息发布、信息建设、信息查阅、应用信息系统开发选型、信息产品制造等方面建立一套完整的管理制度，理顺工作职责，实行按规治网、按章办事，不断提高管理水平和办事效率。

坚持“策划、中心搭台、部门唱戏、齐抓共建”方针，强化标准规范和质量监督，切实推进网络互通和资源共享。

网站采用集群的建设模式，可参照教育部和各省颁布的标准，根据实际情况，结合当今先进技术，将可以把我们的网站建设好、管理好，提高办事效率，提升部门形象，这样，信息化建设将能不断推向前进，为我们今后的长期发展奠定坚实的基础。

【篇二：

高性能集群计算解决方案】

和卫星遥测,遥感等探矿技术的发展,促使油气勘探的数据量爆炸性地增长,要求信息系统能够获取,存储和处理tb级的巨量数据;使用更精确的模型:

为了提高探矿水平,必须使用规模更大,更精确数值模型来模拟地下矿藏的分布.5年前,模型的节点数一般不超过10万个;现在,经常需要使用节点数超过百万的3维模型来进行数值模拟;提供更强的计算和数据管理能力:

模型规模的扩大要求使用处理能力指数增长的计算机系统和更复杂的算法快速和精确地求解,同时也要求更强的数据管理能力来建立历史数据库,并把当前数据与长期积累的历史数据相比较,得到精确的综合预测结果;支持功能丰富的应用软件:

现代的油气探测应用软件必须具有直观的3维图象显示和输出,人机交互功能,以提高工作效率;降低成本:

经济效益和市场竞争压力还迫使油气行业的信息系统在严格控制开支,降低总拥有成本条件下满足上述要求当前,传统的巨型机已经很难全面满足上述要求.油气行业要求使用更经济实惠的新解决方案来全面满足应用需求.schluberger信息系统公司（sis）是油气勘探信息处理领域中领先的厂商,也是hp在高性能技术计算领域重要的合作伙伴.该公司在使用基于安腾2的hpintegrity服务器为计算节点的linux集群上开发的面向油气矿藏模拟的eclipseparallel解决方案,能够全面满足油气矿藏勘探信息系统在性能和成本两方面的需求,提供解决人类社会现代化进程中能源问题的利器.目标市场eclipseparallel解决方案使用数值模拟方法满足油气行业探测石油和天然气地下分布状况和预测储量的需要,油气公司从低级经理到高级主管各种类型的人员都可以得益于这一解决方案,包括:

负责提供优化的矿藏分布和产量预测评估人员和经济分析师,负责作出开采决策的经理,信息系统管理人员;需要得到直观和实时矿藏信息的首席信息官（cio）和首席执行官（ceo）,负责监管的政府机构等等.这一解决方案特别适合于要求打破油气行业使用巨型机传统,采用性能更高,价格/性能最佳的新颖解决方案的油气公司.解决方案概貌siseclipseparallel是一个基于英特尔和hp工业标准技术的成套解决方案,便于实施和灵活配置,提供先进的油气矿藏模拟功能.这一解决方案由系统平台和模拟软件两大部分组成（见下图）.hplinuxclusterblocks集群系统是第一个经过认证的系统平台.这一linux集群包括如下的层次:

计算节点:

采用基于安腾2的hpintegrityrx2600服务器,使用新一代安腾2提供强大的64位处理能力;互联设备:

采用工业标准的高速myrinet把计算节点联成一体,以太网联接管理节点;操作环境:

采用应用最广泛的redhatlinuxadvancedserver操作系统建立集群运行的操作环境;集群管理和作业调度:

采用scali,scyld或clusterware公司著名的linux工具软件管理集群系统;采用业界领先的platformcomputing的lsf5.0软件来实现负载平衡,提高集群的工作效率上层的eclipseparallel模拟软件负责完成矿藏模拟的数值计算,它把整个数值求解问题分解成一系列较小的子问题,送到各个计算节点上并行地求解,然后再合成完整的结果.eclipseparallel解决方案这一基于linux集群并行计算的设计思想,在性能,性价比,可伸缩性和可用性等方面都超过基于巨型机的传统解决方案,具有广阔的发展前途.组成部件siseclipseparallel软件与hpclusterblocks集群结合在一起形成了一个把最先进硬件和软件完美地结合在一起的油气储藏模拟解决方案,它的主要组成部件有:

基于安腾2处理器的hpintegrityrx2600服务器;工厂组装的基于myrinet高速互联网络的16-128节点linux集群系统;redhatlinuxadvancedserver2.1操作系统;platformcomputing的负载调度软件（lsf）5.0:

用于平衡集群内各节点的工作负载,提供运行效率;消息传递接口（mpich/gm）:

用于支持基于集群架构系统内的并行计算;集群管理软件:

允许采用scali,scyld,clusterwarelinux等公司的软件管理集群系统运行和资源共享;siseclipseparallel油气储藏模拟软件siseclipseparallel解决方案的硬件系统使用hpintegrityrx2600服务器作为计算节点,高速的myrinet作为互联设备组成linux集群,为油气储藏模拟软件提供高性能运行平台.eclipseparallel软件把整个模拟模型分解成若干个子区域.

用高性能技术计算解决方案9.2msc优化产品设计的高性能计算解决方案145典型产品开发过程起初是以几何设计为特征.许多公司专门开发以交互方式使用的cad产品.由于工程师通过程序接口构建和修改几何图形的工作速度是十分有限的,处理器的实际计算量相当低,可以利用桌面系统来处理.一旦定义了几何图形后,典型的产品开发过程仍然是在理想的几何图形上进行,使得其它的应用能够解释它,预测设计的性能.最常用的预测设计性能的方法是有限元方法（fem）.在这一方法中,创立网格把模型分解成有限元素.网格化的过程也是相对地交互的,不需要很大的计算量.工程师可以通过向其它应用发送请求,利用网格了解设计的物理性能.工程师就是利用这些应用来执行不同类型的模拟.例如,利用ls-dyna程序,工程师可以模拟如果一辆汽车撞到墙上将如何变形（或破损）.这要求应用（此时是ls-dyna）能够求解复杂的模拟问题,通常需要完成非常大的计算量.dca允许在基于英特尔工业标准平台上以合理的代价,更快地解决这些问题.其它类型的模拟也都需要高性能计算,它们是结构分析和cfd.例如,一个飞机制造厂使用基于英特尔处理器的hp机架安装dca集群来预测不同飞机的空气动力学性能.制造厂可以利用这些信息确定具有最佳飞行特性的几何,包括最高的速度,机动性或最低的燃料消耗等.这可以在制造飞机前在电子空间中确定.它也提供设计其它内部参数,允许工程师在进行昂贵的风洞试验前改进设计.快速和方便地完成这些工作是dca解决方案提供的好处之一.组成部件dca使用下面所列的组成技术部件把产品设计技术提供给制造厂.dca在基于英特尔64位和32位处理器的hp工作站和服务器上运行.基于英特尔处理器系列服务器提供的数据中心水平的可靠性,可用性,可维护性和可管理性帮助制造厂取得成功.在今天快速发展的经济中,许多工业都得益于英特尔架构提供的速度和可靠性.应用架构-应用可以包括商业的cfd,碰撞和结构应用软件包以及必要时针对用户需要定制的程序.硬件-解决方案采用hp硬件,包括工作站和服务器以及互联交换器和其它高质量的部件:

hpnetservers;hp工作站;hp互联设备:

procurve（快速ethernet）,4108gl;kvm（键盘,视频和监控器）;san（存储区域网络）服务器处理器-完整的解决方案往往是异构的.根据客户的需求,完整的解决方案可以包含一些基于英特尔赛扬处理器或英特尔安腾2处理器的2-路服务器系统.操作系统-解决方案也能够使用异构的操作系统环境包括linux和microsoftwindows2000操作系统.安装,管理和集群工具-msc.linux套件包括基于web的安装和管理工具webmin和现代的集群工具包oscar（开放源集群应用资源）,由开放集群组提供集成服务.按分析网络设计首节点指派给集群并返回结果提交给首节点首节点cfd碰撞结构结构cfd碰撞首节点高速网络高速网络首节点高速网络结果通过首节点返回用户146147其它软件（中间件）包括:

安装软件（pxe,etherboot,systemimager）;消息传递软件（mpich,lam/mpi,pvm）;队列调度软件（lsf,pbs,mauischeduler）;集群工具（c3,ccp）;安全和保密软件（openssh,openssl）;监控软件（mon,fping,ganglia,mrtg,lm-sensors,ipmi,btools,health）;高可用性软件（heartbeat）linux套件是集群成功的关键.为了提供最高水平的性能,套件应当按照高性能特殊需要进行裁剪,把重点放在支持大内存,大文件,高性能i/o和集群工具上.dca所使用的msc.linux套件就是按照这些重点裁剪.它包含如下的主要模块何软件包:

lm_sensors:

这一核心模块用于监控基于母板的传感器（如cpu温度和风扇速度）,使得集群监控工具在硬件故障变得严重前探测到它们,或者在发生故障后立即探测到它们;应用层网络:

msc.linux套件包括myrinet网络的驱动程序.这些网络提供高带宽和低延迟.低延迟是通过在应用层利用最小核心驱动程序驱动接口实现的,这能够最大限度地减少集群中范围交换的开销;oscar集群工具包:

oscar集群工具包是一个开放源项目,包括一个可伸缩,分布式并行命令执行工具c3.其它工具和程序库是消息传递接口（mpi）和并行虚拟机器（pvm）客户价值dca为制造厂提供一体化的设计解决方案,允许它们使用高性能计算改进产品开发过程.典型的行业包括汽车,飞机和一般的制造业.模拟包括对汽车制造特别重要的碰撞测试和飞机制造关键的结构分析.制造厂能够利用dca增加它

ansyscfdstarcd*,fluent*,overflow*cfl3d*c3工具nastran,msc.marc,

【篇三：

pc集群高性能运算系统的机构设计和应用软件的开发】

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）

分类号：

单位代码：

udc：

密级：

哈尔滨石油学院

本科生毕业设计论文

论文题目：

pc集群高性能运算系统的机构设计和应用软件的开发学士生：

指导教师：

工程领域：

2012年5月10日

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）

thesisforthegraduatecandidatetest

thehighperformancecomputing

system’sconstructiondesignand

applyingsoftware’sdevelopment

（论文英文题目）

candidate:

zhangshuquan

tutor:

zhangdawei,liyouxiao

field:

oilandnaturalgasengineering

dateoforalexamination:

20thjune2008（答辩日期）

university:

daqingpetroleuminstitute

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）

学位论文独创性声明

本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我

所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：

日期：

学位论文使用授权声明

本人完全了解哈尔滨石油学院有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。

有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。

有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。

有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。

保密的学位论文在解密后适用本规定。

学位论文作者签名：

导师签名：

日期：

日期：

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）

摘要

随着地震勘探开发技术的飞速发展，数据采集精度不断提高，数据处理的数据量急剧膨胀，成指数增长，同时对数据处理技术也提出了新的要求，以前作为特殊处理方法的叠前时间偏移和叠前深度偏移处理方法已经成为常规处理手段，而这些处理方法需要耗费大量的cpu资源。

以目前处理中心现有设备根本无法完成这样的处理任务，因此必须购置新的处理系统。

如果购置传统的大型机需要几千万元的资金，而构建pc集群，只需十分之一的资金，而处理的能力达到传统大行机的3倍，而且pc集群具有很好的扩展性，因此构建pc集群这一课题具有重要的理论意义和应用价值。

本课题利用高性能的节点、网络交换机、存储等硬件资源和地震资料处理软件资源，通过合理的结构设计，构造一个高性能的并行运算系统，以满足地震资料叠前时间偏移和叠前深度偏移处理生产的需要。

同时，通过开发研制集群监控软件和图形化的管理界面，实时动态监控管理pc集群的每个节点的cpu、内存和硬盘的使用情况，合理组织作业，充分利用计算机宝贵资源，保证整套pc集群发挥最大的效率。

本课题的研制成功，使得研究院地震资料处理中心具有了叠前时间偏移和叠前深度偏移的处理能力，同时使得地震资料处理经济效益提高一倍，本课题的成果具有很好的推广价值和应用前景。

关键词：

高性能运算；结构设计；监控软件；资料处理

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