2021
01/12
北京师范大学系统科学学院选用 Dell EMC MX7000 系统整体解决方案,开展系统科学研究,科研计算能力提升100多倍
北京师范大学系统科学学院需要引入虚拟技术,通过多虚拟机并行计算的方式,构建一个高性能计算服务器平台,推动系统学研究。研究方向涵盖了物理、生物、社会经济与工程等领域。高性能计算服器平台需要具有良好的性能,帮助学院的研究人员快速对各系统本身性质和演化行为展开研究,全面抓住系统内各要素的共性,完成基本规律的探索,推动系统概念、一般系统论、系统理论分析论、系统方法论和系统方法的应用。
科研计算能力提升100多倍
可以节省 50% 的空间,节省 30% 以上的电力消耗
IT效率大幅提升,TCO 降低 30%
相关文章发表在国际知名杂志 New journal ofphysics 上
“在项目的实施阶段,戴尔科技集团承担了硬件系统上架、软件安装、网络调试等全套建设任务;在维护阶段,戴尔科技集团为我们提供了专业化的技术支持服务。在戴尔科技集团的大力协作下,我们最终得到了一套高效、集约、稳定的高性能计算服务器系统平台,IT 效率大幅提升,TCO 降低 30%。”
北京师范大学系统科学学院陈家伟博士
北京师范大学系统科学学院的主要研究包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学、突变论、运筹学、模糊数学、物元分析、泛系方法论、系统动力学、灰色系统论、系统工程学、计算机科学、人工智能学等—大批研究项目。同时学院还将相似论、超嫡论、奇异吸引学及混沌理论、紊乱学、模糊逻辑学等也作为系统科学研究的重要内容。为提升研究效率,北京师范大学系统科学学院引入 Dell EMC MX7000 系统整体解决方案,让科研计算能力提升100多倍。
以复杂网络组研究为例,研究人员需要科学知识图谱数据,包含上百万个节点规模的图结构数据。之前,由于计算性能有限,并行计算效果并不是很好,一个程序需要运行好几天,科研进度十分缓慢。现在,由于引入虚拟技术,让 Dell EMC MX7000 系统拥有多个虚拟机,可以提供强大的并行计算能力,进而缩短了运行时间,效率提升一百多倍。之前一周跑完的程序,现在只需要1个多小时就可以轻松跑完。同时,在服务器管理方面,虚拟机的建立和数据持久化都十分方便,通过合理建立和关闭虚拟机,让计算服务器资源得到更高效的利用,让研究团队内的每一个人都可以快速搭建和使用计算资源,合理地做到了计算资源的分配,避免了计算资源的浪费。
戴尔科技集团提供的以 PowerEdge MX7000 模块化服务器为硬件基础的,高性能计算整体解决方案包含 MX7000 机箱,4套 MX740C 服务器、2套 MX840C 服务器计算模块、1台 MX9116N 网络模块。MX7000 机箱内的网络低延迟小于 450ns。方案提供 25Gbps 到刀片交换机、200Gbps 上联的 MX9116N 网络模块。
高性能计算服器平台方案未来如果需要配置新的刀片机箱,只需配置 MX7116N 扩展模块即可实现统一管理。MX9116N 交换机支持融合网络,无缝的直接连接 SAN 交换机或者 SAN 存储阵列,对于未来扩展存储,连接 SAN 存储设备非常有利。戴尔模块化 MX7000 服务器先进的无中板技术不仅拥有更低延迟,无性能限制、更方便适配新的 I/O 技术等优势,而且消除了单一故障点,方案架构科学且先进。
服务器配置了英特尔 R 至强 RGold 6148 处理器,该处理器计算主频为 2.4GHz,最大睿频频率为 3.7GHz,缓存达到 27.5MB,支持 768GB 内存,采用14纳米制作工艺和64位 CPU 架构,拥有20个计算核心和40个线程,支持 AVX 2.0 技术、英特尔 Speed Shift 技术、英特尔 TSX-NI 技术、英特尔 EnhancedSpeedStep 技术、英特尔 Instruction Replay 技术,可以在电源节省、计算效能、计算安全方面为客户提供更好的支持。
MX7000 的智能管理特性非常突出,OpenManageEnterprise ,可以对机箱内部计算、存储、网络等模块进行统一管理,同时也支持未来多个机箱的集中管理,IT 人员远程即可进行各种操作。
目前,以“戴尔易安信 PowerEdge MX7000 模块化机箱、4套 MX740C 服务器、2套 MX840C 服务器和 MX9116N 网络模块”为核心的高性能计算服器平台已经完成组装和调试,其整体运行状况非常平稳。系统科学学院的陈家伟博士是这套高性能计算服器平台项目的主要推动者,他对平台的表现给予了充分的肯定。陈博士介绍说︰“目前,学院系统科学研究的主要计算任务均由这套系统来完成。该平台的上线,有效地保障了我们在系统科学研究方面的计算效率,与以往传统方案相比,采用戴尔科技集团 MX 模块化系列服务器我们可以节省 50% 的空间,节省 30% 以上的电力消耗,这可以让我们的运营成本得到有效的控制。”
北京师范大学把系统科学的体系结构分为多个层次︰首先是工程技术层次,包括系统工程、自动化技术、通信技术等;其次是技术科学层,包括运筹学、系统理论、控制论、信息论等;第三是系统学,它是系统科学的基本理论;最后也是最重要的是系统观念层,这是系统的哲学和方法论的观点,是系统科学通向哲学的桥梁和中介。Dell EMC MX7000 系统整体解决方案,可以为上述各个层次的研究提供高效支持。
陈博士介绍说:“因为我们的研究任务重,时间要求紧,我们需要将全部的精力投入到研究之中,因此我们需要的是一个完整的高性能计算平台方案,需要的是一个交钥匙型的工程,在这方面戴尔科技集团做得十分到位,在项目的规划阶段戴尔科技集团就成立了专门的项目小组,该小组始终站在我们用户的角度,从我们的应用需求和需求上出发,不断修正和完善方案;在项目的实施阶段,戴尔科技集团承担了硬件系统上架、软件安装、网络调试等全套建设任务;在维护阶段,戴尔科技集团为我们提供了专业化的技术支持服务。在戴尔科技集团的大力协作下,我们最终得到了一套高效、集约、稳定的高性能计算服务器系统平台,IT 效率大幅提升,TCO 降低 30%。”
陈博士介绍说:“依托戴尔科技集团高性能计算服务器平台,我们高效的完成了社会动力学的蒙特卡洛模拟工作,相关文章发表在国际知名杂志 New journal of physics 上。具体来说,该项研究工作需要在节点数量从几百至上万的复杂网络上,在不同的参数和初始值下进行反复的动力学模拟实验。由于需要探索的参数数量大、实验需要重复的次数多,且计算复杂度高,普通台式机工作站难以满足运算需求。现在,得益于虚拟机的建立以及计算资源的动态分配,研究团队申请了多台虚拟机进行并行计算,大大加速了模拟进度,在一个月之内便完成了模拟工作。
此外,学院研究团队还高效的完成了基于多主体的仿真模拟实验,大幅度节省了实验所需要的时间。在实验中,研究人员需要模拟一个随时间演化的多粒子系统,系统的粒子数达上百个,每个粒子跟它的邻居有相互作用,模拟的时间步达到上百万步,由于模型的参数较多,因此还需要进行近百组的对比实验。普通的台式机难以应付庞大的计算量,因此初期实验频频受阻。有了戴尔科技集团的高性能计算服务器平台之后,其强大的并行计算能力非常适合应用于研究团队的多主体模拟实验,通过合理的优化处理,程序运行时间缩短了近百倍,原来需要运行一周的代码现在只需要2小时,大大提高了模拟效率,使研究团队的实验有了飞速进展。同时,通过虚拟机管理,研究团队内部的许多人都可以高效搭建和使用计算资源,每个人都能通过计算服务器进行自己的研究项目,使得组内的科研进度大大提高。
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