高性能计算集群系统的设计和实现
大数据集群部署方案
大数据集群部署方案随着信息技术的不断发展和应用场景的不断扩大，大数据技术已经逐渐成为各个行业的热门话题。
大数据的处理需要强大的计算和存储能力，而搭建一个高效可靠的大数据集群是至关重要的。
为了满足这一需求，本文将介绍一个高可用的大数据集群部署方案。
第一部分：概述大数据集群通常由多台服务器组成，这些服务器通过网络连接在一起，共同完成数据的采集、处理和存储。
在部署一个大数据集群前，首先需要确定集群的规模和需求，包括数据处理的吞吐量、实时性、可靠性以及成本等因素。
第二部分：硬件选型在选择硬件设备时，需要综合考虑性能和成本。
主要硬件设备包括服务器、存储设备和网络设备。
针对大数据处理，通常会选用高性能的服务器，如多核、大内存和高速硬盘。
此外，在存储设备方面，可以选择分布式文件系统或网络存储设备，以满足大数据的高速读写要求。
第三部分：操作系统和中间件操作系统和中间件是构建大数据集群的关键组成部分。
常见的操作系统有Linux和Windows Server，而中间件可以选择Hadoop、Spark等开源软件。
这些软件提供了数据处理和分析的工具，具有良好的可扩展性和容错性。
第四部分：集群架构设计大数据集群的架构设计决定了集群的性能和扩展能力。
一种常见的集群架构是主从架构，其中一个节点作为主节点，负责协调任务分配和资源管理，而其他节点作为从节点，负责实际的数据处理。
此外，还可以采用分布式存储架构，将数据存储在多个节点上，以提高容错性和读写性能。
第五部分：故障恢复和备份策略故障恢复和备份策略是确保集群可用性和数据安全的重要手段。
一个健壮的大数据集群应该具备自动故障检测和恢复机制，能够在节点故障时自动重新分配任务。
此外，还应该定期对数据进行备份，以防止数据丢失。
第六部分：性能监控和优化为了充分利用集群的计算和存储资源，以及保持良好的性能表现，我们需要对集群进行性能监控和优化。
通过监控集群的吞吐量、延迟和资源利用率等指标，可以及时发现性能瓶颈和问题，并进行相应的优化调整。
发电企业高性能计算中心的建设与实践
发电企业高性能计算中心的建设与实践摘要：随着国华电力研究院海水淡化、燃煤效能分析等一批自主科研项目的深入开展，普通计算终端已经无法满足专业设计与仿真软件的配置要求。
为满足技术人员对高速计算的需求，研究院建设高性能计算中心。
本文就计算中心的网络架构、高性能计算集群的配置、作业调度与集群管理系统，信息安全管控措施与机制，以及最终的平台性能测试情况进行介绍。
该中心已经成为企业技术研发的基础平台，有效提高企业自主设计、自主创新能力，实现了知识产权的保护与核心技术的保密。
关键词：高性能计算；集群；并行计算、网格计算、计算中心中图分类号：tp393随着信息技术在科学领域的不断发展发展，高性能计算已经成为理论科学和实验科学以后科技创新的主要工具[1]，也成为科技研发能力新的竞争点[2].90年代后期以来，一些传统行业和高性能计算结合的交叉学科不断涌现。
在能源领域，随着技术水平和技术难度的不断提高，工程设计和设备制造对于计算机性能的要求越来越高。
在电力行业，高性能计算已经被应用于电力系统的潮流计算、短路计算、稳定计算[3]，以及大电网系统的可靠性评估[4]。
高性能计算通过将多台机器连接起来同时处理复杂的计算问题，是一种并行计算（parallelprocessing）集群的实现方法，平台主要功能是利用所有的计算资源同时运行在并行环境下开发的并行应用程序，以解决单个计算机系统不能解决的问题（如问题规模大、单机运行速度慢）[5]。
运行在高性能的软件需要支持并行计算机制，大量应用的有cae（computeraidedengineering）工程仿真分析软件、cfd（computationalfluiddynamics）流体力学计算软件等[6]。
高性能计算中心建设是构建高性能计算能力的系统工程，要从业务需求出发，考虑软件、硬件的合理投入与综合管理。
1 工作背景神华国华（北京）电力研究院（以下简称“研究院”）作为技术支持与服务单位，承担了国华电力技术研究职能。
高性能计算(HPC)资源管理和调度系统解决方案
网络安全：整个系统只需要在防火墙上针对特定服务器开放特定端口，就可以实现正常的访问和使用，保证了系统的安全性。数据安全性：通过设定ACL（访问控制列表）实现数据访问的严格控制，不同单位、项目、密级用户的数据区严格隔离，保证了数据访问的安全性。用户任务的安全性。排他性调度策略，虚拟机隔离用户账户的安全性。三员管理：系统管理员、安全管理员、审计管理员三个权限分离，互相监督制约，避免权限过大。审计系统。保证所有与系统安全性相关的事件，如：用户管理（添加、删除、修改等）、用户登录，任务运行，文件操作（上传，下载，拷贝，删除，重命名，修改属性）等都能被记录，并通过统计分析，审查出异常。密级管理。支持用户和作业的密级定义。
基于数据库的开放式调度接口
案例 用户自定义调度策略：需要根据用户余额来对其作业进行调度，如果用户余额不足，该用户的作业将不予调度。 解决方案： 针对上述需求可以自定义作业的准备阶段，在数据库中为该阶段定义一存储过程用来检测用户余额信息表，根据作业所对应的用户余额来返回结果，例如： Step 1. 根据数据库开放schema配置该自定义调度策略 表 POLICY_CONF:POLICY_NAME | POLICY_ENABLEmy_policy_01 | true Step 2. 为自定义调度策略my_policy_01自定义作业准备阶段 表JOB_PREPARE_PHASE: POLICY_NAME | READY_FUNC | REASON_IDX my_policy_01 | check_user_balance | 4 check_user_balance 为方案中所描述的存储过程，其接口需要满足作业准备阶段自定义的接口要求，其实现细节如下：
现有的LSF集群系统不用作任何改动，包括存储、操作系统、LSF、应用程序和二次开发的集成脚本等。大大降低了系统的整合的难度和工作量。也有利于保护现有的投资。同时考虑到了作业以及相关数据的转发。降低了跨集群作业管理的难度。数据传输支持文件压缩和断点续传，提高了作业远程投送的效率和稳定性。支持https加密传输，安全性更强。
paper
学士论文小型BEOWULF集群的创建和使用北京师范大学物理系99级指导老师郭文安摘要：近年来Beowulf集群已经成为实现高性能计算的一个重要方法。
本论文架设了一个3节点加千兆以太网的小型Beowulf Linux 集群，节点的硬件采用Intel 架构的普通PC，软件采用RedHat Linux、OSCAR-2.2。
在该集群上编写并运行了一些并行程序，运算速度是单一节点串行运算的2.5－3倍。
关键词：并行计算集群 BEOWULF MPIAbstractNowadays High Performance Computing (HPC) plays a very important role in many fields, such as scientific computing, weather reports，etc. Beowulf Linux cluster, which consists of ordinary PCs (each PC is called a node) connected through hardware and software, is one of the most popular implementation of HPC. For a Beowulf cluster, programs run paralelly on each node. This improves the computing speed significantly.Our cluster has 3 nodes. It uses the OSCAR ( Open Source Cluster Applicant Resource ) Beowulf solution. We chose MPI ( Message Passing Interfaces ) for communications among nodes while running parallel programs.We converted some serial programs ( C or FORTRAN programs ) into parallel ones and ran them on the cluster to test its performance. The speed-ups vary from 2.5 to 3 . And it is easy to increase the number of nodes to improve the speed-ups further.Keywords: parallel computing cluster Beowulf MPI1 引言1．1 高性能计算、并行计算21世纪离不开高性能计算。
基于高性能计算的联想智能超算平台LiCO的设计与实现
基于高性能计算的联想智能超算平台LiCO 的设计与实现作者：韩菲张海飞丁宏张超峰翁敏华黄义煊来源：《软件工程》2019年第02期摘; 要：高性能计算集群软件是高性能计算平台的核心，如何高效地利用平台性能是集群软件面对的主要问题。
联想智能超算平台LiCO致力于提供简单、易用、丰富的高性能计算及人工智能平台，具有管理、监控、报警、作业调度等多项高性能计算功能。
本文简要介绍了高性能计算集群架构后，详细描述了LiCO软件的高性能计算功能。
该软件不但具有高性能计算功能，在人工智能领域也在不断深入探索与研发。
关键词：高性能计算;智能超算;管理监控;作业调度中图分类号：TP391; ; ;文献标识码：ALenovo Intelligent Computing Orchestration（LiCO） Based on;High Performance ComputingHAN Fei1，2，ZHANG Haifei3，DING Hong3，ZHAO Chaofeng3，WENG Minhua3，HUANG Yixuan3（1.Lenovo Beijing Co.，LTD，Beijing 100094，China;2.Lenovo Beijing Information Technology Co.，LTD，Beijing 100094，China;3.Lenovo（Shanghai） Computer Technology Co.，LTD，Shanghai 201203，China）Abstract：High performance computing cluster software is the core of high performance computing platform.How to use platform performance efficiently is the main problem that cluster software faces.Lenovo intelligent computing Orchestration（LiCO） is committed to provide asimple，easy and rich platform for high-performance computing and artificial intelligence with management，monitoring，alarm，job scheduling and other high-performance computing functions.After briefly introducing the architecture of high performance computing cluster，this paper describes the high performance computing function of LiCO software in detail.The software not only has the function of high performance computing，but also is researched and developed in the field of artificial intelligence.Keywords：high performance computing;intelligent computing;management monitoring;job scheduling1; ;引言（Introduction）聯想智能超算平台（Lenovo intelligent Computing Orchestration，以下简称LiCO）是联想基于超性能计算（HPC）集群的一站式解决方案，其功能包括计算机集群管理、集群监控、作业调度管理、集群用户管理、账户管理、文件系统管理等[1]。
浅析服务器集群的设计、实现与测试
二 、集群 的设 计与 实现
以山西省运城 市人力资源与社会保障局 “ 一卡通” 系统 为例 ，该系统覆盖运城市及城镇 ，将养老 、医疗 、 工伤 、失业 、生育 五项社会保 险实行 “ 五险合一” ，统
一
的系统 ，这些独立的服务器往往共用一个磁盘存储系
统 ，这种集群系统和单 台服务器 比较 ，其显著的特点表
现在高性能 、高可靠和易扩展性 ，这种系统中任务调度 和服务器状态的监听则是集群 系统的核心技术 。
服 务器集 群系统 目前主要 有三种 ：高可 用性集群 （ ｉ ｖ ｉｂｌｙＣｕｔ ） Ｈ ｇ Ａ ａ ａｉｔ ｌ ｅ 、负载均衡集群 （ｏｄＢ ｌ ｃ ｈ ｌ ｉ ｓｒ Ｌ ａ ａ ｎ ｅ ａ Ｃｕｔ 和高性能计算集群 （ ｉ Ｐｒ ｒ ａｃ ｏ ｐ ｔ ｇ ｌｓ ｒ ｅ ） Ｈ ｅｆ ｍ ｎｅＣ ｍ ｕｍ ｏ Ｃ ｕｔ ） ｌｓ ｒ。高可用集群和负载均衡集群通常是结合在一起 ｅ 的 ，在这种系统中 ，多 台服务器 同时负载前端提交的任 务 ，具体 由哪个独立的服务器提供服务由集群调度器来分 配 ，当其中一台服务器由于某种原因停止工作，不会影响 前端任务的提交和执行，这样系统就具备了高可用和负载 均衡的特 点。高性能计算集群主要解决科学计算 ，以多台 考虑到系统的负载 ，应用服务器和数 据服务器采用 双千兆捆绑与交换机连接 ，骨干网络采用双链路冗余 ，
一
条为２ Ｍ的Ｃ Ｏ 接 口Ｅ１ ＰＳ 专线链路 ，一条 为４ ＭＶＰ Ｎ专
线 ，主链路 为Ｅｌ 专线 ，当Ｅ１ 专线不可 用时Ｖ Ｎ专线链 Ｐ
路可以保 障系统的可用 ，这样 就可 以实现冗余链路和负
虚拟机环境下Ubuntu两节点的MPI集群搭建实验1404
实验虚拟机环境下两节点的MPI集群搭建（实验性质：综合设计性实验）一、实验目的：1. 了解建设高性能计算机集群系统的过程；2. 熟悉利用MPICH搭建高性能计算机的方法；3. 熟悉Ubuntu Linux操作系统配置与管理。
二、实验环境：软件环境：MPICH版本：mpich3.1.tar.gz操作系统版本：、Ubuntu Linux 14.04/12.04、WMware 10.0硬件环境：两台或多台主机局域网环境三、实验原理和知识要点：3.1基本概念MPI ：Message Passing Interface，并行数据标准NFS ：Network File System，网络文件系统SSH ：Secure Shell ClientGCC/g++ ：GNU Compiler Collection，GNU编译器套装XManager ：一个免费的，带有X协议的Telnet/SSH客户端3.2 集群计算机主要优势：成本相同的计算能力下，其成本只有传统大型机的十分之一，在全球计算机TOP500中，集群计算机的比重越来越大，近两年的比重超过了80%。
特别是对中小企事业应用，实验研究和教学有很大的竞争力。
集群系统(Cluster)主要解决下面几个问题:1) 高可靠性（HA）。
利用集群管理软件，当主服务器故障时，备份服务器能够自动接管主服务器的工作，并及时切换过去，以实现对用户的不间断服务。
2) 高性能计算（HP）。
充分利用集群中的每一台计算机的资源，实现复杂运算的并行处理，通常用于科学计算领域，比如基因分析，物理与化学分析等。
3) 负载平衡。
即把负载压力根据某种算法合理分配到集群中的每一台计算机上，以减轻主服务器的压力，降低对主服务器的硬件和软件要求。
应用最多的是LINUX操作系统。
这首先利益于LINUX的开放源代码，使得其有很高的可制定性，可以根据不同的硬件和应用环境作出相应的修改，其次，LINUX也有很高的稳定性，而且不乏商业支持。
高性能计算机集群平台实施与售后方案
高性能计算机集群平台实施与售后方案目录一、高性能计算平台技术服务方案与项目实施方案 (7)1.投标人对任务的理解 (7)2.本项目实施团队主要人员简历表 (11)3.人员分工.....................................................................................................174.设备供货、验收、安装、调试计划及保证措施 (18)191)硬件设备安装 .....................................................................................a)供货机房要求 (19)b)机房场地要求 (19)c)设备摆放要求 (21)d)设备搬运要求 (23)e)安全预防措施 (23)f)噪声考虑 (24)g)机房环境规划 (24)h)设备供电要求 (27)i)机房辅助设备要求 (29)292)安装和调试 .........................................................................................a)项目初步实施计划及时间安排 (29)b)产品的交付 (32)323)产品验收 .............................................................................................a)设备的开箱和检验 (32)b)设备到货与初验 (32)c)设备初始测试 (33)d)硬件设备的验收步骤 (34)e)软件产品和验收 (35)4)项目实施安装前准备 (35)a)安装场所的准备阶段 (35)b)设备安装及配置方案制定 (36)365)产品安装 .............................................................................................a)现场的硬件安装服务 (36)6)现场的硬件调试 (37)7)配合其他厂商、应用软件厂商安装调试 (37)8)软件部署规划与实施方案 (37)a)实施计划 (37)b)实施准备 (37)c)硬件系统 (38)d)软件系统： (39)e)维护 (40)9)软件产品实施 .....................................................................................41a)存储系统 (41)b)集群管理与作业调度软件 (41)c)并行库软件 (44)d)应用软件集成 (44)e)系统备份 (44)f)安装后验证 (44)10)软件产品调试 ...................................................................................45a)HPL 调试 (45)b)IOZone调试 (46)c)支撑环境调试 (47)4711)软件验收方案 ...................................................................................a)项目基本情况 (47)b)项目进度审核 (48)c)项目验收计划 (48)d)项目验收原则 (48)e)项目验收内容 (48)f)项目验收情况汇总 (50)g)项目验收附件明细 (50)h)开发单位项目实施总结 (55)i)使用单位意见 (56)56 5.测试方案.....................................................................................................561)系统测试目标 .....................................................................................2)HP集群测试计划 (57)a)连通性测试 (57)b)NIS功能测试 (57)c)NTP时间服务测试 (58)d)CPU稳定性测试 (58)e)CPU浮点运算测试 (58)593)网络性能测试 .....................................................................................a)网络性能测试 (59)b)8.4.2 网络延迟测试 (59)6.实施质量控制和管理措施 (62)621)重点提示 .............................................................................................622)项目管理工具 .....................................................................................3)项目组织结构及岗位责任 (66)4)总指挥部职能、责任简介 (66)5)工程部职能、职责简介 (66)6)合同执行部职能、职责简介 (68)7)阶段成果的交付及确认 (68)698)项目变更管理 .....................................................................................9)沟通管理 .............................................................................................70a)项目中的沟通 (70)b)会议 (70)c)情况通报会议 (70)d)解决问题会议 (70)e)合理化建议阶段评审会议 (71)f)报告 (71)g)客户评价管理 (73)7310)质量保证程序 ...................................................................................a)重点提示 (73)b)质量管理规范与标准 (74)c)项目质量保证策划 (74)d)质量度量 (74)e)质量考核 (75)f)过程监控与阶段评审 (75)g)系统测试与验收 (75)h)配置管理 (76)i)文档管理 (77)j)独立的项目审计 (77)7711)货物安装、验收标准 .......................................................................a)到货验收 (77)b)初步验收： (78)c)最终验收 (78)7.技术支持及培训方案 (83)1)北京科技股份有限公司培训方案 (83)2)紫光华山硬件培训方案 (84)a)现场培训 (84)b)集中培训 (85)c)HP CMU及Proliant系列服务器培训课程 (85)853)培训方案 .............................................................................................a)培训目的 (85)b)现场培训 (86)c)培训内容 (86)884)培训质量保证 .....................................................................................a)培训策略 (88)b)培训过程管理 (89)91 8.售后服务方案.............................................................................................8.1 本项目售后服务承诺 (91)8.2 公司售后服务内容 (91)8.3 售后服务体系 (101)a)服务体系说明 (102)b)分支机构和服务组织结构 (103)c)标准服务流程 (104)d)巡检及健康检查流程 (104)e)故障处理流程 (107)f)技术支持流程 (110)g)现场服务流程 (116)h)重大故障处理流程 (117)i)备品备件流程 (120)j)故障事件总结，统计分析报告流程 (123)k)设备，软件，微码以及相关补丁，升级流程 (125)一、高性能计算平台技术服务方案与项目实施方案1.投标人对任务的理解硬件技术方案规划：a)高性能计算系统采用5台HP DL380G9两路服务器，每台配置2颗Intel E5-2690v4处理器，主频2.6GHz，14个CPU物理核心，28个线程，内存配置128GB 1866MHz RDIMMs内存，配置2块300GB 万转SAS硬盘。