十五211工程建设子项目

“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,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,2.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,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,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,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,Globus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 Globus ToolKit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Web Service技术的3.0版与4.0版。,河海校园网格拓扑图,3.河海校园网格的体系结构,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（500G FLOPS）,IBM集群,HP服务器集群,联想服务器集群,资源层的软件资源系统软件操作系统 Red hat Linux编译环境 GCC（C，C，FORTRAN）并行环境 MPICH本地资源管理 SUN Grid Engine 6,河海校园网格结构图,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 Adv FEM（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,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Globus ToolKit 4.0以及SGE 6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。,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,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,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,Shell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。,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。,网格应用软件库,专业软件库 PFEPG ABAQUS ADV-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,ABAQUS PFEPG,专业软件作业提交界面,用户自备程序提交,教学程序作业提交,基础并行软件平台,应用举例：云南某面板堆石坝三维非线性有限元分析 用Adv FEM计算 四面体单元数 1295921 结 点 数 231574,区域分解,x方向位移,y方向位移,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,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),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,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,目前用户情况：,教师10余人，学生40余人，外单位