教育行业IT场景化解决方案重点实验室高性能计算

2026/2/9教育行业

-高校重点实验室高性能计算解决方案

IT营销运作部田宇00182151Page221华为高校重点实验室高性能计算解决方案高性能计算概述及教育领域应用目录CONTENTS3应用案例高性能计算的重要意义Page3高性能计算在我国的战略地位2006年2月，国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》指出加速发展高性能计算对提高我国国防建设与国家安全、国家经济建设、国家重大工程和基础科学研究等尖端科技领域的核心支撑能力，具有十分重要的战略意义。提出要全面提升我国的自主创新能力，以期将我国在2020年前建设成为一个创新型国家。国家重点实验室是发展高性能计算的重要执行机构国家重点实验室是国家科技创新体系的重要组成部分，是国家组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的重要基地。高校是国家重点实验室的摇篮Page4超过140个国家重点实验室由全国各高校承担高校走在科学、技术发展的前沿，建设培养了众多高级专门人才。而各高校的国家重点实验室更是在国家经济建设、科技进步和社会发展中发挥了重要作用。某著名企业

15个国家重点实验室

某著名企业

15个国家重点实验室浙江大学

10个国家重点实验室

南京大学7个国家重点实验室

吉林大学6个国家重点实验室某著名企业6个国家重点实验室

某著名企业6个国家重点实验室

北京师范大学5个国家重点实验室

某著名企业5个国家重点实验室

西安交通大学5个国家重点实验室天津大学4个国家重点实验室大连理工大学4个国家重点实验室同济大学4个国家重点实验室武汉大学4个国家重点实验室……高性能计算系统的基本构成Page5并行化应用模式应用结点间通讯系统与控制互连计算单元处理器，物理层设计，硬件管理Linux,Windows操作系统与配置管理操作系统中间件通讯函数库(MPI,DVSM,PVM,etc)集群控制与管理

开发工具编译器，函数库，性能分析与调试工具

作业管理批作业序列与调度，集群监控，系统扩展工具供电系统，制冷系统，机房环境基础架构高性能计算的典型应用及特征Page6工业制造气象石油科学计算超算中心动画渲染趋势：HPC和云计算融合高性能计算强调计算速度、效率、可靠性云计算强调需求驱动、用户主导、按需服务、即用即付、用完即散。规模和效率规模和功耗规模和可靠性趋势：高端HPC设计是众多矛盾因素的权衡通用和专用同构和异构性能和可编程性/可移植性趋势：通过并行处理来实现更高性能摩尔定律摩尔定律继续，电路越来越小

每颗芯片上有更多的电路功耗能源效率非常重要（功耗与频率）不能通过更高的时钟频率来获得更好的性能功耗：是动力，也是限制因素众核多核技术成为主流,众核/纳核趋势:GPU的通用化—GPGPU通用CPU的专用化趋势：数据搬移通常是性能的关键从内存取数据，所需时间为200～600时钟很多程序是受到带宽限制，而不是计算限制

如在双精度计算中，200GFlops和80GB/s带宽，需要20flops/变量才能平衡计算和通信。同执行一个浮点操作相比，在芯片之间某著名企业数据消耗更多的能耗通常，真正的花费应该基于多少数据量需要搬移，且随着时间的推移变得越来越相关。在某些情况下，需要重新考虑算法和实现趋势：GPU加速部件的持续使用操作系统递归算法桌面应用例如MSWord交互性应用例如Debugger…CPUGPU油气勘探金融分析医疗成像有限元基因分析物理模拟地理信息系统热点搜索引擎数据库、数据挖掘数理统计分析生物医药工程导航识别军事模拟无线射频模拟图像语音识别…潜在Page1212目录CONTENTS3应用案例高性能计算概述及教育领域应用华为高校重点实验室高性能计算解决方案基于工业标准组件构建,华为创新优化软件环境存储系统

完整存储产品线

丰富的存储解决方案标准机架服务器刀片式服务器

Intelx86/EM64TGPU加速卡集群管理软件RHEL/SLES操作系统

CloudOS基础硬件平台华为服务

项目设计

体系架构

项目实施

性能优化华为HPC解决方案概述网络系统

面向企业网的全系列产品HPC应用软件

MPI库和启动程序、编译环境、高性能数学库

NASFCSAN/IPSANLustre系统集成服务与支持存储设备集群管理

信息服务、资源管理、任务调度、数据管理、安全管理

InfinibandGE、10GE互联网络E9000RH2288X6000服务器华为作为HPC解决方案集成商，提供优质的服务和技术支持。华为对当前成熟的HPC商业产品和部件进行集成测试和调优，提供具备差异化得竞争优势。华为HPC解决方案逻辑架构华为全系列高性能计算硬件平台Page15HPC

SSD加速卡E6000高密刀片服务器E9000高性能刀片服务器RH5885高性能八路服务器RH2288/2488

高性能2/4路服务器高性能计算刀片服务器系列高性能固态存储解决方案Donodo

5100固态存储读带宽3000MB/s，写带宽2800MB/s，13us时延高性能NAS存储N8000E3000-PCIE

Flash存储卡高性能SAN存储S5600华为CE系列GE/10GE高性能网络高性能计算机架服务器系列高性能网络产品Qlogic

Infinband交换机高性能SAN/NAS/云存储解决方案高性能云存储N9000华为高性能刀片服务器Page16X6000RH1288机架服务器高密服务器刀片服务器增值部件E6000ES2000/ES3000SSD卡iNIC智能网卡压缩卡2U2PRH2285RH2265RH2288RH22681U2P2U4P4U4P8U8PRH2488RH2485RH5885（4P）RH5885（8P）XH310XH311XH320XH620XH6211P半宽节点2P半宽节点2P全宽节点BH640BH620BH621BH6222P刀片4P刀片软件USM服务器管理软件iBMCE9000CH240CH121CH221CH2224P刀片2P刀片计算、存储融合产品，大内存性价比、交换容量业界第一一体化HPC高性能计算平台适合各种高性能计算模型E9000:高效的计算、存储、网络融合超算平台卓越性能融合架构绿色可靠支持Intel®未来四代高性能处理器（175W）的演进半宽槽位支持4S（135WCPU）服务器部署全宽槽位最大支持48个DIMM插槽，最大可扩展至1.5TB高性价比内存整机支持半宽700W,全宽1400W散热和供电设计支持40GE/56GE，IBFDR（56G）支持100GE，16G/32GFC,IBEDR演进采用高效能超铂金AC电源，电源转换效率高达95%+，支持动态节能管理电源休眠优化系统风道设计，散热效率业界第一功能模块全冗余，完全负载均衡设计，支持故障无缝切换无源背板设计，避免单点故障计算节点、存储节点、交换、散热、供电模块化设计半宽槽位最多可配置15个2.5英寸或8个3.5英寸硬盘进行存储扩展支持GPU，SSDPCIe，DSP等I/O加速扩展提供2S～4S,计算节点动态扩展架构丰富的交换模块GE,10GE,FC,FCoE,IB，根据业务要求灵活配置无状态计算，物理机迁移，支持关键应用高可用性通过不同刀片和网络的组合，可以轻松应对各种模型的高性能计算。计算、存储与网络融合，应用加速消除应用瓶颈基于高性价比实现业界最高的计算性能

计算性能密度高于业界20%半宽槽位120CFM散热设计，高于业界50%支持700W刀片部署，支持多代CPU演进（22nm，14nm，11nm）半宽刀片支持4S（135W）2S，4S（全宽、半宽、单槽双槽组合）

大容量内存应用性价比更高1.5倍高尺寸提供双倍容量（基于主流颗粒）

大内存容量轻松支撑虚拟化、In-MemoryDatabaseBig-Data分析应用高速背板总线带宽2倍于业界，交换时延降低200%5.76Tb高速背板，可以升级为14.4Tb交换时延小于250ns，远低于业界1us支持40GE,100GE以太网演进支持InfinibandEDR(104G)演进支持16G、32GFC演进CH121E5-2600片峰值处理性能0.345TGFlopsCH221全宽2P(E5-2600)，,单刀片峰值处理性能0.345Flops，最大支持4块GPU卡，为业界最大扩展能力CX610

Infiniband交换卡CX311

10GE交换卡CX110

GE交换卡+CH221Q4000

GPU卡融合网络CH240全宽4P(E5-4600),单刀片峰值浮点运算0.6932TFLops融合计算绿色节能与数据中心部署的最佳实践绿色节能和高密部署80Plus超铂金电源，转换效率高达95%动态节能管理，电源休眠，PSU负载均衡，低负载运行下最高可节约电力60%机房供电部署最佳实践：三相供电到柜，柜级负载平衡;单相供电到框，每框9KW，单电源模块不超过3KW（小于16A）为最优化设计；电线尺寸、电源开关用某省市，电力系统运行最健康。先进散热架构解决高密前后正交对插应用单槽位支持1400w散热能力，支持半宽槽位4S高密部署和全功耗CPU部署E9000支持40度高，适用于绿色节能机房三个独立风道设计，风扇支持动态转速调节，常下，散热功耗仅占系统功耗1.6%健壮设计，支持带板运输加速交付、减少对环境和机房的影响在生产中严格执行RoHS无铅环保标准高性能SSD固态存储:提升计算效率Dorado5100支持12个接口扩展卡，最大支持19.2TB,

单系统带宽12GBps,

I/O性能高达200万IOPS);

响应时间小于600us支持8GbpsFC,Dorado2100G2Dorado5100Dorado2100G2支持12个接口扩展卡，最大支持40TB,

单系统带宽10GBps,

I/O性能高达60万IOPS);

响应时间小于500us支持8GbpsFC,

10GE,

40GbIB网络接口SSD的随机读写性能达到机械磁盘性能的65倍以上,极大提升高性能计算系统效率高性能N系列共享存储系统弹性扩展领先的多节点全Active集群架构最大支持24个引擎节点，I/O性能达到36GBps系统最大支持15PB存储容量，千亿级海量文件存储超高性能

业界最快的NAS存储，SPECsfs测试超过300万IOPS，业界第一性能线性扩展，按需购买高效率

细粒度的动态分级存储功能，兼顾性能与容量独有文件系统镜像功能融合管理NFS,CIFS,iSCSI,FCP,FTP,HTTP,NDMP等协议支持

SAN和NAS统一管理2,500,0002,000,0001,500,0001,000,000500,0003,000,0002012年10月权威认证机构SPEC发布N8000两基准性能测试值：性能达到306.46万OPS1,112,705SPECNFS140Nodes1,512,784SPECNFS24Nodes1,564,404SPECNFS44Nodes3,064,602SPECNFS24Nodes数据摘自：

200%faster

thanAvere200%faster

thanNetApp270%faster

thanEMCIsilon专业NAS存储，提供高性能和专业存储管理能力,适合大存储容量,大数据吞吐率的超算系统华为超算解决方案特点Page22融合架构高性能服务器平台,融合架构,支持IB,

10GE,

GE无阻塞网络交换能力;灵活配置计算,存储,网络资源,能够灵活适配各种计算模型高性能存储高性能Dorado/Flash卡固态存储，提供高达12GBps强大的数据I/O能力，减少了数据访问瓶颈SAN/NAS提供高性能，大容量存储，轻松解决海量数据存储问题融合云平台强大集群管理平台，提供灵活的计算服务能力计算、存储资源弹性扩展灵活的任务调度能力支持丰富的算法库和平台支持超算系统节电控制高性能服务器强大计算能力,高密度计算服务器设计,在没有GPU加速情况下，单柜计算能力达到16TFlops,支持GPU辅助加速能力高效节能集群节电控制,可根据系统负荷主动对空闲服务器下电,先进的模块化超算机房设计，强制冷能力，PoE<1.6，极大降低能源消耗超算云高性能计算机集群系统架构三平面组网：数据网络:用于存储或者数据传输;2.计算网络:

用于计算过程中的消息传递3.管理网络:

用于集群系统管理三种计算节点：计算节点:高性能刀片或者机架服务器胖服务器节点:

SMP架构高性能服务器，具备多CPU和大内存容量GPU计算节点:服务器中安装GPGPU卡,使用GPU进行运算加速存储设备集群管理系统计算集群管理网络胖节点胖节点数据网络计算网络…InfiniBand组网的高性能HPC方案节点设备数据管理节点RH2288计算集群E9000刀片服务器GPU节点RH2288/E9000存储N8000

2-24机头带S5600存储框FC交换机Brocade300IB交换机IB

交换机36端口管理交换机华为S5700系列交换机FC网络IB网络千兆管理网络特点：计算网络采用无阻塞IB，适合科学计算类高性能计算，对计算网络有较高要求场景FC存储交换机存储设备计算集群节点E9000系统登陆节点RH2288千兆管理交换机IB计算网络交换机存储节点RH2288集群管理节点RH2288IB组网(FATTREE)特点：1、最大可支持11664个节点组网2、NonBlocking无阻塞网络10GE组网的高性能计算系统图节点设备数据管理节点RH2285计算集群E6000/E9000刀片服务器，配置10GE交换背板GPU节点RH2288/E9000存储N8000

2-24机头带S5600存储框10GE交换机CE12808,最大支持384个10GE接口，无阻塞网络管理交换机华为S5700系列交换机10GE网络千兆管理网络10GE交换机NAS/SAN存储设备GPU节点数据采集节点集群计算节点集群管理节点系统登陆管理10/100/1000M管理交换机管理服务器特点：计算网络采用10GE，适合大量数据I/O场景，对网络有较高要求场景，如地震，石油，数据挖掘。GE组网的高性能计算系统图节点设备数据管理节点RH2285计算集群E9000/E6000刀片服务器，配置GE交换背板，出10GE口GPU节点RH2288存储N8000

2-24机头带S5600存储框10GE交换机华为S6700系列万兆交换机管理交换机华为S5700系列千兆交换机10GE网络IB网络千兆管理网络特点：服务器接入采用GE，汇聚交换机采用10GE，成本低，使用于对网络要求不高场景NAS/SAN存储设备GPU节点数据采集节点集群计算节点集群管理节点系统登陆管理10/100/1000M管理交换机管理服务器10GE汇聚交换机利用高性能NAS存储HPC解决方案基因研究实验室流体力学实验室科学计算实验室HPC头节点计算节点队列1计算节点队列2计算节点队列n……10GE/InfinibandN9000高性能计算存储系统

高OPS节点航天航空实验室地质勘探实验室高性能全球领先的读写性能，性能超过300万+，可以很好的满足高性能应用的需求高可用全系统无单点故障，长时间稳定运行，数据更安全横向扩展基于x86的全对称式Sharenothing的Scale-out架构动态扩展，满足未来业务发展的需要，整体性能随存储节点数量线性增长低成本通过使用消费级硬件，降低采购成本降低维护成本典型需求数据容量需求小，通常在20TB以内热点数据为随机读写或小文件应用，对IOPS性能、响应时间需求高利用高性能固态存储硬件的超高速HPC方案HPC环境固态存储提升存储节点IO处理能力缩短计算节点IO等待时间计算节点

服务器LAN基因测序/高能物理/地质模拟Dorado5100集群NAS引擎网络节点存储节点华为HPC集群管理系统基础设施服务物理资源互联网络服务器存储设备云管理平台中间件管理平台应用开发环境集群管理与监控工作流管理用户管理与安全并行计算库高速数学库编译环境硬件资源管理资源分配软件资源管理配置部署工具用户交互界面服务管理平台服务访问服务注册服务查找各类应用金融保险工程仿真其他应用网络资源池服务器源池存储资源池虚拟资源资源管理任务执行任务调度任务监控任务管理生命科学统计报表Page3113应用案例目录CONTENTS2高性能计算概述及教育领域应用华为高校重点实验室高性能计算解决方案Page32成就客户华为方案项目背景南京大学计算机系承担国家973项目等重要课题，在课题研究过程中，课题组需要建立高性能实验平台；随着南京大学机研究的深入和演示应用的开发部署，已有设备在计算性能、容量、反应时间等方面均显出不足。华为S5000系列为客户提供高性能的SSD存储介质，大大降低了服务器访问存储设备IO延时，充分满足试验室高性能计算可以研究需求提供独立双控制器、后端硬盘双环路、双电源、双风扇冗余技术保证整体S5500磁盘阵列SSD系统高可靠性。华为SSD存储系统能够同时满足多台服务器不同业务需求，十分适合用于配合高性能计算的应用；华为SSD存储系统的存储容量能够根据需要在线扩展，不仅满足计算机学院研究项目高性能存储要求，也能为校内外其他学科提供计算存储服务。南京大学高性能计算存储项目华为存储助力南京大学建设高性能计算中心