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第一性原理计算案例分享
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项目背景 中科院某研究所用户主要研究基于有限元计算、分子动力学模拟和第一性原理计算对薄膜等离子气相沉积制备和结构特点与服役行为(力学、摩擦学等)进行跨尺度辅助计算，从而通过与试验结果的糟合来深入揭示其分子原子结构特点、受力过程薄膜应力变化以及材料变形和摩擦学损失过程等 核心需求 用户打算建设一套高性能计算平台，用于课题组分子动力学模拟和第一性原理计算，以及其他科研计算任务。要求高性能计算平台能够根据应用任务的不同需求，对硬件资源动态分配和调整平台资源，管理计算作业。用户通过局域网或者现场提交计算作业、获取计算结果，并能够根据权限调整，实现权限控制，硬件细节对用户透明。用户界面实现图形化交互窗口和SSH登陆相结合方式。平台支持同时运行MS，Vasp，Lammps等应用软件，并支持C/C++、Fortran77/90等语言的编译和运行环境，以保证课题组自编应用程序的计算求解需求 解决方案 根据我们对用户高性能计算平台需求的调研分析，以及我们在其他科研单位的高性能计算平台建设经验，结合实际应用需求、当前计算规模大小、存储需求量等一系列的因素，充分结合总体设计原则，针对用户高性能计算应用的特点，从满足应用需求的角度出发，建立一个高可靠性、可扩展、易使用的高性能计算平台环境。主要是基于计算节点、GPU节点、存储节点、管理节点、计算网络、管理网络、机柜系统、操作系统、作业调度管理系统、硬件集群管理系统、并行计算环境、函数库、编译器、应用软件等软硬件，建设软硬件一体化的高性能计算集群系统。 方案价值 高可靠性 高性能计算平台的存储节点和管理节点的硬盘均构建了高可靠性的磁盘阵列，计算节点、GPU节点、存储节点、管理节点均采用冗余电源、冗余散热风扇系统，每台机器出厂前的一系列测试如40度温度下24小时满负载运行散热测试，72小时不宕机测试，GPU性能测试，CPU逐核测试，内存压力测试，硬盘I/0测试，网络带宽和延迟测试等，都保证了高性能计算平台的高可靠性。 易使用 集群管理软件支持集群监控、告警、管理、报表等多项功能，系统还具有丰富的用户权限管理功能，可设置管理员权限、超级用户权限、普通用户权限等，解决管理员的后顾之忧。作业调度系统提供图形化界面和命令相结合的方式，满足不同用户使用需求，可以有效降低用户使用难度。同时，对管理员的培训和对系统的运维支持，对普通用户的培训和上机演练，也能有效提高集群管理员的管理水平，和普通用户使用集群的熟练程度。应用软件的安装调试和应用软件使用的技术支持，能够帮助用户更容易去使用集群开展科研工作，让用户能够把宝贵的时间用于科研本身。 |
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