2009年网典杂志

创新IT架构 助力高校科研

创新IT架构 助力高校科研


哈佛大学化学与化学生物学系选择思科 InfiniBand 和 MDS SAN 解决方案实现高性能计算

Science Department at Ivy League University Innovates IT Architecture

面临挑战

哈佛大学化学与化学生物学系是哈佛大学文理学院的化学和化学生物研究中心,拥有大量的高性能计算基础设施,用以支持教学和研究。该系的IT环境是一个采用了不同种类供应商产品和技术的混合体,其大量的基础设施都是基于思科产品,包括高性能计算(HPC)阵列。

该系用于授课的软件应用包括Q-Chem和WebMO:Q-Chem是一个全面的量子化学分子建模应用软件,并入了很多针对分子轨函数及关联属性的半实验式和从头计算方法;WebMO是一个计算化学软件包,它的特点是包含多种强大的增强功能,这些功能适合重要的教育、商业和研究级用户。

该系提供的IT资源不同,在化学中用到的计算方法可能也不同,原因在于这二者是相关联的。有些计算过程通常为CPU密集型计算,例如使用从头计算方法的分子轨函数计算,这些计算往往使用大量存储,而分子动态模拟往往会挑战集群互联性和系统内存的极限。为了承载这些应用,在此HPC阵列周围构建了一个新的集群,用于一次应对20到50人的班级或一到两个学院。计算设备既用于研究,也用于教学,参与学院主持的独立研究项目的所有学生都有权使用这些工具。

化学与化学生物学系信息技术副主任兼该项目的项目经理Gerald Lotto博士表示,在实施该集群之前,系里遇到过很多问题,其中教授往往必须提前数月制定访问计划以及进行时间选择,以支持课程作业和研究。如果尝试使用共享集群资源进行教学,鉴于班级指定的时间限制,往往会有很多学生同时访问系统,因此存在三重业务挑战:

1. 创建一个高性能服务器阵列,利用共享I/O池和存储资源来为研究集群计算提供高吞吐量支持。

2. 支持本科和研究生阶段化学课程使用高级计算方法。

3. 提供一种经济高效的方法,以便基于投资最大限度地提高性价比,并提供针对科学计算应用的兼容性。

网络解决方案

Lotto博士与思科和IBM工程师进行了面谈,并测试了利用思科Infiniband阵列的高性能共享磁盘文件系统设计。根据Lotto博士的研究结果,最终化学与化学生物学系决定设计并实施该集群,将它部署在一个使用Cisco Catalyst、Cisco InfiniBand和Cisco MDS Multilayer SAN交换机的统一HPC阵列周围,用以支持集群计算、共享存储和对集中资源的高度可访问性,这是对化学"大规模研究"的更进一步体现。

带来价值

此新集群解决方案通过使用Cisco SFS 3012 InfiniBand Multifabric服务器交换机和MDS 92161 Multilayer SAN交换机,可以同时处理学生和教师负载,与光纤通道基础设施相比,集群性能提高了将近50%。

新基础设施适合该系的计算工作量需求,实际上在升级文件系统后,之前遇到的带宽和容量问题也都不存在了。

InfiniBand提供了众多可能的配置。化学系在此新基础设施的帮助下,可以利用一个通过订购获得的阵列进行多种应用或填补多项空白,预期会利用此HPC阵列进行更多富有挑战性的应用。


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