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專注做科研的新蟲 (初入文壇)
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[交流]
第一性原理計算案例分享
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項目背景 中科院某研究所用戶主要研究基于有限元計算、分子動力學(xué)模擬和第一性原理計算對薄膜等離子氣相沉積制備和結(jié)構(gòu)特點與服役行為(力學(xué)、摩擦學(xué)等)進行跨尺度輔助計算，從而通過與試驗結(jié)果的糟合來深入揭示其分子原子結(jié)構(gòu)特點、受力過程薄膜應(yīng)力變化以及材料變形和摩擦學(xué)損失過程等 核心需求 用戶打算建設(shè)一套高性能計算平臺，用于課題組分子動力學(xué)模擬和第一性原理計算，以及其他科研計算任務(wù)。要求高性能計算平臺能夠根據(jù)應(yīng)用任務(wù)的不同需求，對硬件資源動態(tài)分配和調(diào)整平臺資源，管理計算作業(yè)。用戶通過局域網(wǎng)或者現(xiàn)場提交計算作業(yè)、獲取計算結(jié)果，并能夠根據(jù)權(quán)限調(diào)整，實現(xiàn)權(quán)限控制，硬件細節(jié)對用戶透明。用戶界面實現(xiàn)圖形化交互窗口和SSH登陸相結(jié)合方式。平臺支持同時運行MS，Vasp，Lammps等應(yīng)用軟件，并支持C/C++、Fortran77/90等語言的編譯和運行環(huán)境，以保證課題組自編應(yīng)用程序的計算求解需求 解決方案 根據(jù)我們對用戶高性能計算平臺需求的調(diào)研分析，以及我們在其他科研單位的高性能計算平臺建設(shè)經(jīng)驗，結(jié)合實際應(yīng)用需求、當(dāng)前計算規(guī)模大小、存儲需求量等一系列的因素，充分結(jié)合總體設(shè)計原則，針對用戶高性能計算應(yīng)用的特點，從滿足應(yīng)用需求的角度出發(fā)，建立一個高可靠性、可擴展、易使用的高性能計算平臺環(huán)境。主要是基于計算節(jié)點、GPU節(jié)點、存儲節(jié)點、管理節(jié)點、計算網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)、機柜系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、作業(yè)調(diào)度管理系統(tǒng)、硬件集群管理系統(tǒng)、并行計算環(huán)境、函數(shù)庫、編譯器、應(yīng)用軟件等軟硬件，建設(shè)軟硬件一體化的高性能計算集群系統(tǒng)。 方案價值 高可靠性 高性能計算平臺的存儲節(jié)點和管理節(jié)點的硬盤均構(gòu)建了高可靠性的磁盤陣列，計算節(jié)點、GPU節(jié)點、存儲節(jié)點、管理節(jié)點均采用冗余電源、冗余散熱風(fēng)扇系統(tǒng)，每臺機器出廠前的一系列測試如40度溫度下24小時滿負載運行散熱測試，72小時不宕機測試，GPU性能測試，CPU逐核測試，內(nèi)存壓力測試，硬盤I/0測試，網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲測試等，都保證了高性能計算平臺的高可靠性。 易使用 集群管理軟件支持集群監(jiān)控、告警、管理、報表等多項功能，系統(tǒng)還具有豐富的用戶權(quán)限管理功能，可設(shè)置管理員權(quán)限、超級用戶權(quán)限、普通用戶權(quán)限等，解決管理員的后顧之憂。作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)提供圖形化界面和命令相結(jié)合的方式，滿足不同用戶使用需求，可以有效降低用戶使用難度。同時，對管理員的培訓(xùn)和對系統(tǒng)的運維支持，對普通用戶的培訓(xùn)和上機演練，也能有效提高集群管理員的管理水平，和普通用戶使用集群的熟練程度。應(yīng)用軟件的安裝調(diào)試和應(yīng)用軟件使用的技術(shù)支持，能夠幫助用戶更容易去使用集群開展科研工作，讓用戶能夠把寶貴的時間用于科研本身。 |
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