案例解析：如何打造亿级自由度有限元仿真平台

如何打造亿级自由度有限元仿真平台

曙光公司在应用体验中心开放实验室进行了基于曙光刀片服务器、BNT(BLADE Network Technologies, Inc)万兆交换机、Chelsio万兆网卡及TechnoStar的TSV-ADVENTURECluster软件性能测试。测试结果表明，超过1亿自由度的有限元动力模型在曙光服务器上流畅运行，同时取得了近线性的加速比。

据悉，本次测试的模型为一个钢结构建筑物框架，每层由立柱、横梁、纵梁、斜梁和楼板组成，共十层，整个结构全部采用六面体网格划分，求解的类型为动力学问题分析，分析地震波对钢结构建筑的影响。此模型的自由度数超过1亿，已接近现有的有限元分析软件所能够处理的计算模型规模的极限。在曙光、BNT、Chelsio及TechnoStar的共同努力下，不仅顺利完成计算，同时取得了近线性的加速比。加速比作为衡量高性能计算机的并行效率的基本指标，在实际的软件应用中能够达到如此高的水平只能是通过软件、硬件多方合作的方式才能实现。

曙光作为国内第一的高性能计算解决方案提供商，其优势地位不仅仅体现在优秀的产品、完善的解决方案，更多地体现在其对物理、化学、生物、气象、CAE等各个领域的专业技术支持上。BNT和Chelsio作为 10G 以太网网络基础设施解决方案的领先供应商，能够为高性能计算提供可靠、高效的网络产品。TSV-ADVENTURECluster是新一代高效高性能结构有限元模拟仿真软件，目标是针对千万级以上自由度的CAE网格模型的前后处理和求解，对于大规模有限元模型的并行求解有很好的支持。此次的联合测试，使得高性能计算这种对硬件、软件、系统集成要求相当高的整体解决方案的性能得到了全面、系统的提升。

曙光公司为了推进高性能计算应用的普及，在原有“曙光高性能实验室”的基础上扩容建立了曙光应用体验中心。应用体验中心主体包括HPC服务器性能评测和应用体验区、PC服务器性能评测和应用体验区、曙光VIP用户系统监控和管理服务区三个部分。计算节点覆盖了曙光全系列计算产品，如机架服务器，刀片服务器，四路计算节点，八路计算节点，GPU服务器等，整体CPU浮点运算性能高达10万亿次，囊括了LINUX、WCCS2003、WHS2008等多种类型的高性能计算平台，同时具备以太网、Infiniband网、FC光纤网络等多种网络类型。应用体验中心对于高性能相关软件的推广与应用提供了一个重要的支撑平台。此次测试即是在曙光自主研发的TC2600刀片服务器上完成的。

虽然在高性能计算排行榜HPC TOP500中，大部分系统都采用千兆以太网，但千兆网有限的带宽，过大的延迟，使得千兆以太网上软件的并行计算规模不能太大。万兆以太网的出现，突破了这种困局。万兆以太网不仅带来了带宽上的数量级的提升，同时通信延迟也大大降低。BNT和Chelsio作为 10G 以太网网络基础设施解决方案的领先供应商，能够为高性能计算提供可靠、高效的网络产品。此次测试所采用的BNT G8100万兆交换机和Chelsio S310E万兆网卡，可以为用户提供真正全线速、超低延迟、高带宽的数据交换、过滤和质量控制，没有任何的数据阻塞和丢包，在测试中也表现出了优异的性能。

TSV-Solutions软件分为前、后处理器与求解器三个部分，包括有限元前处理器TSV-Pre，求解器ADVENTURECluster，后处理器TSV-Post。TSV软件的开发目标是针对千万级以上自由度的CAE网格模型的前后处理和求解，从而解决了从部件级到系统级求解的革命性转变。TSV 软件的核心–求解器ADVENTURECluster，起源于著名的地球模拟计划(Earth Simulator Project)，参与该计划研究的单位主要包括了东京大学等。ADVENTURECluster的求解效率在高达上万颗cpu时仍然能够保持80%以上，使得超大规模的整体静力学、动力学、非线性、 地震分析等成为可能。

随着硬件发展的不断进步，计算能力早已不是用户唯一的追求目标。如何将计算能力转化为能够指导科研、为经济与社会活动服务的生产力，是当前更应该重视的问题。此次曙光与BNT、Chelsio及TechnoStar的联合测试充分说明，给用户提供从硬件到系统到软件的整体解决方案，才能真正提升速度与效率，为用户带来核心竞争力上的突破。