一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，屬于高性能計算集群【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題為：如何在龍芯服務(wù)器平臺上實現(xiàn)高性能計算集群。技術(shù)方案為：在龍芯服務(wù)器平臺上實現(xiàn)高性能計算集群，步驟如下：每個服務(wù)器刀片都擴(kuò)展infiniband接口，并通過光纜與infiniband交換機(jī)相連，每個服務(wù)器刀片都能夠通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行通信；固定一個服務(wù)器刀片配置成為高性能計算集群中的控制節(jié)點，將其它服務(wù)器刀片配置成高性能計算集群的計算節(jié)點；在控制節(jié)點中并發(fā)指令，將多任務(wù)并行計算程序分發(fā)給多個計算節(jié)點，并在各個計算節(jié)點中運行；控制節(jié)點將各個計算節(jié)點所得到的結(jié)果進(jìn)行綜合處理，得出最終的并行計算結(jié)果。
【專利說明】一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能計算集群【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]龍芯(英語:L00ngS0n，舊稱GODSON)是中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所設(shè)計的通用CPU，采用MIPS精簡指令集架構(gòu)，獲得了 MIPS科技公司專利授權(quán)。龍芯I號的頻率為266MHz，最早在2002年開始使用。龍芯2號的頻率最高為1GHz。龍芯3A是首款國產(chǎn)商用4核處理器，其工作頻率為900MHz?1GHz。龍芯3A的峰值計算能力達(dá)到16GFL0PS。龍芯3B是首款國產(chǎn)商用8核處理器，主頻達(dá)到1GHz，支持向量運算加速，峰值計算能力達(dá)到128GFL0PS，具有很高的性能功耗比。
[0003]高性能計算集群,英文原文為High Performance Computing Cluster,簡稱HPC集群，是指以提高科學(xué)計算能力為目的計算機(jī)集群技術(shù)。HPC集群是一種并行計算集群。并行計算是指將一個應(yīng)用程序分割成多塊可以并行執(zhí)行的部分并指定到多個處理器上執(zhí)行的方法。
[0004]高性能計算(HPC)集群主要研究的是大規(guī)模的科學(xué)計算問題。它把一個作業(yè)分成若干可以并行的子任務(wù)，各子任務(wù)共同協(xié)作來完成該作業(yè)。這些子任務(wù)的執(zhí)行分布在獨立的計算節(jié)點中，這樣就可以有效的縮短集群中作業(yè)的運行時間，提高效率。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，高性能計算凸顯重要，但目前高性能計算集群主要用于X86平臺的計算機(jī)領(lǐng)域中。而在國防建設(shè)中，自主可控已經(jīng)成為主流。在國產(chǎn)化計算機(jī)服務(wù)器等自主領(lǐng)域，尤其是龍芯平臺中，由于系統(tǒng)機(jī)構(gòu)與操作系統(tǒng)的特殊性，還沒有相關(guān)的HPC集群實現(xiàn)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對以上不足之處，提供一種設(shè)計科學(xué)、使用方便、便于推廣的一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，在龍芯服務(wù)器平臺上實現(xiàn)高性能計算集群，所述龍芯服務(wù)器采用刀片式服務(wù)器，由若干個具有龍芯處理器的服務(wù)器刀片組成，包括如下步驟:
(1)、在龍芯服務(wù)器平臺中，通過服務(wù)器刀片的北橋芯片的PCIE總線擴(kuò)展高速通信設(shè)備 infiniband 接口 ；
(2)、每個服務(wù)器刀片都擴(kuò)展infiniband接口，并通過infiniband接口及光纜與infiniband交換機(jī)相連,每個服務(wù)器刀片都能夠通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行通信；
(3)、在服務(wù)器刀片啟動過程中，對擴(kuò)展的infiniband交換機(jī)進(jìn)行初始化，并分配中斷，加載infiniband驅(qū)動；
(4)、進(jìn)入操作系統(tǒng)系統(tǒng)后，將每個服務(wù)器刀片都配置成相同的通信方式，通信方式是IB Verbs方式或者是IPoIB方式；
(5)、固定一個服務(wù)器刀片配置成為高性能計算集群中的控制節(jié)點，將其它服務(wù)器刀片配置成高性能計算集群的計算節(jié)點；
(6)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中配置好通過infiniband交換機(jī)的通信方式,使控制節(jié)點與計算節(jié)點可以通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行高速通信；
(7)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中將MPI庫進(jìn)行修改后，進(jìn)行安裝配置，使其在龍芯服務(wù)器平臺可以正常使用；
(8)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中修改HPL源碼，進(jìn)行編譯，生成并行計算測試程序二進(jìn)制文件xphl ；
(9)、在控制節(jié)點中采用MPI并發(fā)指令，將多任務(wù)并行計算程序xphl分發(fā)給多個計算節(jié)點，并在各個計算節(jié)點中運行；
(10)、各個計算節(jié)點執(zhí)行完該任務(wù)后，控制節(jié)點將各個計算節(jié)點所得到的結(jié)果進(jìn)行綜合處理，得出最終的并行計算結(jié)果，如此即可驗證高性能計算是否成功；
(11)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中部署專用作業(yè)調(diào)度軟件，將用戶提交的任務(wù)送入相應(yīng)的隊列中，并在適當(dāng)?shù)臅r間分配作業(yè)，以一定的規(guī)則運行作業(yè)，實現(xiàn)對作業(yè)和資源的全程交互控制；
(12)、通過上述步驟(11)的作業(yè)調(diào)度方式，控制節(jié)點將作業(yè)分發(fā)給資源比較空閑的計算節(jié)點來完成，以提高作業(yè)的執(zhí)行效率。
[0007]由具有龍芯處理器的計算機(jī)替代具有龍芯處理器的服務(wù)器刀片，所述龍芯服務(wù)器由若干臺計算機(jī)組成，所述各步驟中，由計算機(jī)替代服務(wù)器刀片。
[0008]步驟(11)中，用戶提交的任務(wù)為:用戶查詢或者預(yù)訂符合要求的資源的任務(wù)，用戶提交任務(wù)采用的方式是命令的方式或者是圖形界面操作的方式。
[0009]本發(fā)明的一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，在龍芯服務(wù)器平臺上實現(xiàn)高性能計算集群，具有設(shè)計科學(xué)、使用方便等特點，可以應(yīng)用于航空、地面車輛、艦艇、衛(wèi)星等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0011]附圖1為一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法的服務(wù)器刀片內(nèi)的結(jié)構(gòu)框圖；
附圖2為一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法的高性能計算集群的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]實施例1:
一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，在龍芯服務(wù)器平臺上實現(xiàn)高性能計算集群，所述龍芯服務(wù)器采用刀片式服務(wù)器，由若干個具有龍芯處理器的服務(wù)器刀片組成，包括如下步驟: (1)、在龍芯服務(wù)器平臺中，通過服務(wù)器刀片的北橋芯片的PCIE總線擴(kuò)展高速通信設(shè)備 infiniband 接口 ；
(2)、每個服務(wù)器刀片都擴(kuò)展infiniband接口，并通過infiniband接口及光纜與infiniband交換機(jī)相連,每個服務(wù)器刀片都能夠通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行通信；
(3)、在服務(wù)器刀片啟動過程中，對擴(kuò)展的infiniband交換機(jī)進(jìn)行初始化，并分配中斷，加載infiniband驅(qū)動；
(4)、進(jìn)入操作系統(tǒng)系統(tǒng)后，將每個服務(wù)器刀片都配置成相同的通信方式，通信方式是IB Verbs方式或者是IPoIB方式；
(5)、固定一個服務(wù)器刀片配置成為高性能計算集群中的控制節(jié)點，將其它服務(wù)器刀片配置成高性能計算集群的計算節(jié)點；
(6)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中配置好通過infiniband交換機(jī)的通信方式,使控制節(jié)點與計算節(jié)點可以通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行高速通信；
(7)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中將MPI庫進(jìn)行修改后，進(jìn)行安裝配置，使其在龍芯服務(wù)器平臺可以正常使用；
(8)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中修改HPL源碼，進(jìn)行編譯，生成并行計算測試程序二進(jìn)制文件xphl ；
(9)、在控制節(jié)點中采用MPI并發(fā)指令，將多任務(wù)并行計算程序xphl分發(fā)給多個計算節(jié)點，并在各個計算節(jié)點中運行；
(10)、各個計算節(jié)點執(zhí)行完該任務(wù)后，控制節(jié)點將各個計算節(jié)點所得到的結(jié)果進(jìn)行綜合處理，得出最終的并行計算結(jié)果，如此即可驗證高性能計算是否成功；
(11)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中部署專用作業(yè)調(diào)度軟件，將用戶提交的任務(wù)送入相應(yīng)的隊列中，并在適當(dāng)?shù)臅r間分配作業(yè)，以一定的規(guī)則運行作業(yè)，實現(xiàn)對作業(yè)和資源的全程交互控制；
(12)、通過上述步驟(11)的作業(yè)調(diào)度方式，控制節(jié)點將作業(yè)分發(fā)給資源比較空閑的計算節(jié)點來完成，以提高作業(yè)的執(zhí)行效率。
[0014] 實施例2:
一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，在龍芯服務(wù)器平臺上實現(xiàn)高性能計算集群，所述龍芯服務(wù)器由若干個具有龍芯處理器的計算機(jī)組成，包括如下步驟:
(1)、在龍芯服務(wù)器平臺中，通過計算機(jī)的北橋芯片的PCIE總線擴(kuò)展高速通信設(shè)備infiniband 接口 ；
(2)、每個計算機(jī)都擴(kuò)展infiniband接口，并通過infiniband接口及光纜與infiniband交換機(jī)相連，每個計算機(jī)都能夠通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行通信；
(3)、在計算機(jī)啟動過程中，對擴(kuò)展的infiniband交換機(jī)進(jìn)行初始化,并分配中斷，加載infiniband 驅(qū)動；
(4)、進(jìn)入操作系統(tǒng)系統(tǒng)后，將每個計算機(jī)都配置成相同的通信方式，通信方式是IBVerbs方式或者是IPoIB方式；
(5)、固定一個計算機(jī)配置成為高性能計算集群中的控制節(jié)點，將其它計算機(jī)配置成高性能計算集群的計算節(jié)點；
(6)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中配置好通過infiniband交換機(jī)的通信方式,使控制節(jié)點與計算節(jié)點可以通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行高速通信；
(7)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中將MPI庫進(jìn)行修改后，進(jìn)行安裝配置，使其在龍芯服務(wù)器平臺可以正常使用；
(8)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中修改HPL源碼，進(jìn)行編譯，生成并行計算測試程序二進(jìn)制文件xphl ；
(9)、在控制節(jié)點中采用MPI并發(fā)指令，將多任務(wù)并行計算程序xphl分發(fā)給多個計算節(jié)點，并在各個計算節(jié)點中運行；
(10)、各個計算節(jié)點執(zhí)行完該任務(wù)后，控制節(jié)點將各個計算節(jié)點所得到的結(jié)果進(jìn)行綜合處理，得出最終的并行計算結(jié)果，如此即可驗證高性能計算是否成功；
(11)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中部署專用作業(yè)調(diào)度軟件，將用戶提交的任務(wù)送入相應(yīng)的隊列中，并在適當(dāng)?shù)臅r間分配作業(yè)，以一定的規(guī)則運行作業(yè)，實現(xiàn)對作業(yè)和資源的全程交互控制；
(12)、通過上述步驟(11)的作業(yè)調(diào)度方式，控制節(jié)點將作業(yè)分發(fā)給資源比較空閑的計算節(jié)點來完成，以提高作業(yè)的執(zhí)行效率。
[0015]步驟(11)中，用戶提交的任務(wù)為:用戶查詢或者預(yù)訂符合要求的資源的任務(wù)，用戶提交任務(wù)采用的方式是命令的方式或者是圖形界面操作的方式。
[0016]上述【具體實施方式】僅是本發(fā)明的具體個案，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍包括但不限于上述【具體實施方式】，任何符合本發(fā)明的一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法的權(quán)利要求書的且任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或替換，皆應(yīng)落入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，其特征在于在龍芯服務(wù)器平臺上實現(xiàn)高性能計算集群，所述龍芯服務(wù)器由若干個具有龍芯處理器的服務(wù)器刀片組成，包括如下步驟: (I )、在龍芯服務(wù)器平臺中，通過服務(wù)器刀片的北橋芯片的PCIE總線擴(kuò)展高速通信設(shè)備 infiniband 接 口 ； (2)、每個服務(wù)器刀片都擴(kuò)展infiniband接口，并通過infiniband接口及光纜與infiniband交換機(jī)相連,每個服務(wù)器刀片都能夠通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行通信； (3)、在服務(wù)器刀片啟動過程中，對擴(kuò)展的infiniband交換機(jī)進(jìn)行初始化，并分配中斷，加載infiniband驅(qū)動； (4)、進(jìn)入操作系統(tǒng)系統(tǒng)后，將每個服務(wù)器刀片都配置成相同的通信方式，通信方式是IB Verbs方式或者是IPoIB方式； (5)、固定一個服務(wù)器刀片配置成為高性能計算集群中的控制節(jié)點，將其它服務(wù)器刀片配置成高性能計算集群的計算節(jié)點； (6)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中配置好通過infiniband交換機(jī)的通信方式,使控制節(jié)點與計算節(jié)點可以通過infiniband交換機(jī)進(jìn)行高速通信； (7)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中將MPI庫進(jìn)行修改后，進(jìn)行安裝配置，使其在龍芯服務(wù)器平臺可以正常使用； (8)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中修改HPL源碼，進(jìn)行編譯，生成并行計算測試程序二進(jìn)制文件xphl ； (9)、在控制節(jié)點中采用MPI并發(fā)指令，將多任務(wù)并行計算程序xphl分發(fā)給多個計算節(jié)點，并在各個計算節(jié)點中運行； (10)、各個計算節(jié)點執(zhí)行完該任務(wù)后，控制節(jié)點將各個計算節(jié)點所得到的結(jié)果進(jìn)行綜合處理，得出最終的并行計算結(jié)果； (11)、在控制節(jié)點與計算節(jié)點中部署專用作業(yè)調(diào)度軟件，將用戶提交的任務(wù)送入相應(yīng)的隊列中，并分配作業(yè)，運行作業(yè)，實現(xiàn)對作業(yè)和資源的全程交互控制； (12)、通過上述步驟(11)的作業(yè)調(diào)度方式，控制節(jié)點將作業(yè)分發(fā)給資源比較空閑的計算節(jié)點來完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，其特征在于由具有龍芯處理器的計算機(jī)替代具有龍芯處理器的服務(wù)器刀片，所述龍芯服務(wù)器由若干臺計算機(jī)組成，所述各步驟中，由計算機(jī)替代服務(wù)器刀片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于龍芯服務(wù)器的高性能計算集群的實現(xiàn)方法，其特征在于步驟(11)中，用戶提交的任務(wù)為:用戶查詢或者預(yù)訂符合要求的資源的任務(wù)，用戶提交任務(wù)采用的方式是命令的方式或者是圖形界面操作的方式。
【文檔編號】G06F15/177GK104199801SQ201410425264
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】陳亮甫, 吳登勇 申請人:山東超越數(shù)控電子有限公司