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加州大学欧文分校使用DellHPC集群

发布时间:2021-01-20 07:45:44 阅读: 来源:劈裂机厂家

加州大学的欧文分校引以为豪的是其卓越的科学研究历史。在几年之前,加州大学欧文分校没有足够的计算能力用于支持其备受赞誉的诺贝尔团队,也就是在大气化学,生物信息学,生物制药学以其其他专注于化学及合成化学的学科中年轻的、创新性研究人员。该学校的研究人员必须将数据外包给高性能计算实验室,比如芝加哥的菲米实验室,美国国家大气研究中心,斯坦福线性加速器中心以及圣迭戈超级计算机中心。

加州大学欧文分校物理科学学院化学建模设施与GreenPlanet HPCC的主管Nathan R. M. Crawford 博士说:“我们的研究人员曾经不能主宰自己的命运。他们需要立刻访问大型计算资源以快速追踪在真实和虚拟世界中进行的实验的令人兴奋的结果。申请和获得大型超级计算机的时间往往间隔数周甚至是几个月,这拖延了研究的进度,扼杀了众多的科学计算应用。”

寻找合作伙伴

加州大学欧文分校所有的大型研究小组同物理科学学院GreenPlanet HPCC 的前执行总监Ronald D. Hubbard进行了会面,他们认为加州大学欧文分校需要一个HPC解决方案。Hubbard回忆说,“我们整理了一个计划,认为能够付诸实施的唯一方法就是寻找合作伙伴,而不仅仅是供应商。”由于在加州大学欧文分校暗粒子物理学家与Intel公司合作的案例研究方面所做的工作,Hubbard最近被计算机世界荣誉计划授予2010桂冠大奖。“Dell和Intel接受了来自公司CEO Michael Dell以及Craig Barrett的挑战,他们承诺亲自在加州大学欧文分校进行高性能计算。通过向我们开放工程与设计的构建过程,我们能够得到先进的工具以及高端产品(未必是成品),最后允许我们进行没有他们帮助就不可能做成的工作。”

加州大学欧文分校的HPC解决方案GreenPlanet,最初配置了88台采用了Intel 至强处理器的Dell PowerEdge 1950服务器以及14台PowerEdge 2950服务器。QLogic TrueScale InfiniBand interconnect在结点之间提供了高吞吐量,低延迟连通性。Dell PowerVault MD1220和MD 1000直连存储阵列交付了机架密集型,可扩展存储。

扩展联邦捐赠

基础设施到位后,接着便得到了联邦政府的资金。

Crawford 说:“由于我们在科学界与美国国家科学基金会,美国国家健康机构,美国能源部,美国国防部以及美国宇航局的关系,我们已经申请并获得了联邦捐赠,在过去的29个月中将GreenPlanet从102个结点扩展至超过了300个节点,另外还订购了20个节点。我们申请了11个补助基金,得到了10个。另外还有12个在申请当中。”

加州大学欧文分校的联邦捐赠规模跨越了广泛的科学活动。有两千万美元授予了加州大学欧文分校的化学时空限制项目,这使研究人员第一次使用高分辨率的图像观察细胞内部化学反应的照片成为了可能。宏观世界中的其他项目将收集宇宙中最远新星的数据

Crawford 说:“在宏观与微观之间,我们推进了在大气化学,合成化学,理论化学论以及药物化学方面的研究,同时还对大量的气候,天气,地质了进行模拟,范围从大气层顶部一直延伸到地下深处。”

在50%的空间内完成150%的工作

GreenPlanet扩展集群超过了350台机器,包括采用Intel Xeon 5500 系列处理器以及Intel Xeon 5600系列处理器的Dell PowerEdge R710,R610以及R410。Crawford 说:“目前,我们正在采购配置了Intel Xeon 5600系列处理器的Dell PowerEdge C6100服务器,Intel Xeon 5600系列处理器是Intel最新以及最高端的处理器。我正在推荐在新采购的节点中采用该系列处理器。”

PowerEdge C6100在2U机架内包括4个双核服务器节点,这是一个令人兴奋的、超大规模的用于HPC环境以及云建设的构建块。

Crawford 说:“通过Dell和Intel的努力,我们已经能够加快我们的研究活动,另外我们已经看到完成每项工作时所带来的大量的能源和空间节省。实际上,Dell在C6100系列服务器中嵌入了Intel Xeon X5600系列处理器,我们能够在原有50%的空间内完成150%的工作。而且C6100系列服务器比我们一年以前购买的采用Intel Xeon X5500 系列处理器的PowerEdge R610还要便宜。而且QLogic TrueScale QDR InfiniBand Fabric处理每个节点额外的处理器内核引起的多增加的50%消息传递绰绰有余。Dell,Intel以及QLogic的伙伴关系明确地允许我们增加研究活动中大规模,高并行应用所需要的吞吐量。”

Dell和Intel的解决方案同时还节省了28%的能源消耗。Crawford 说:“像我们这样的大学在寻找合作伙伴时,需要考虑很多因素。Del给合作伙伴带来的是能够进行更高密度,可扩展性更高的研究计算。没有Dell的帮助,GreenPlanet项目将会是分散的,昂贵的盒子的集合,而且将面临令人头疼的扩展和维护问题。正式通过Dell与合作伙伴紧密协调流程,我们才能够在短时间内获得如此大的成功。GreenPlanet设计用于新的科学发现。为了使其投入运行,花费了大量的人力,流程以及生产过程。正是Dell,Intel以及QLogic让这一切成为了可能。”

简化获取与部署

为了开启设计与构建过程,使加州大学欧文分校能够获得高级工具,在更少的时间内进行更多的科学研究,Dell和Intel一起将加州大学欧文分校带入了Intel的集群就绪项目中。Intel集群就绪验证包括全面的测试与集成工作,这一举动使Dell的HPC集群与Intel集群就绪验证的获取与部署过程大大简化。

加州大学欧文分校同样利用Dell的硬件定制服务集成了硬件,镜像,应用程序,外围设备以及系统文档。

Crawford 说:“通过Dell的集成工作,产品进行了预集成并进入到我们的集群当中。在监控并管理日常事务时,我们能够更有效率也更加精通。GreenPlanet HPC采用的是Linux系统,在系统中我们运行了多个应用程序。在超过30名教授及其研究团队当中,运行了各种不同的软件,而且许多模拟要运行数天或数个星期。正式由于Dell和Intel提供的专业服务,我们才能够借助Intel的集群就绪项目以及Dell的硬件定制服务进行集群的集成。这为我们在一个开放平台上监控并管理众多不同的活动提供了帮助。”

快速治愈疾病

加州大学欧文分校使用GreenPlanet集群加速了科学研究,结果可能是能够更快地治愈神经退变性疾病,比如ALS,多发性硬化症,帕金森症,亨廷顿氏病以及细胞退化。这些疾病都是由于用于规范神经的离子通道亚基或蛋白质功能紊乱所致。

加州大学欧文分校的教授Douglas Tobias正在致力于计算化学的研究。计算化学模拟分子级别中的蛋白质如何在电压门控性离子通道中打开与关闭以对电压的变化做出反应。这正是所谓的动作电位的基础,动作电位是肌肉,神经以及易兴奋的组织中的电信号。

Douglas Tobias 说:“当开始我的研究时,看到能够模拟大约800个原子进行尖端研究我非常高兴。现在使用GreenPlanet一般能够模拟25万的原子而且在今后能够达到两到三个数量级的规模。这样一来,我们能够研究的系统已经完全改变了。我们已经从小型分子发展为高分子的大型装配体。这开创了你可以考虑的问题类型的新场景。我们能够抽样的基础分布或动态分布越多,我们对结果也就越有信心。有时只要运行比较久的时间就能看到之前不能看到的结果,这在之前是难以想象的。这的的确确改变了我们的研究。”

研发新药物

药剂学与计算机科学的助理教授Rommie Amaro正在研究各种不同的传染性疾病,她说:“在我的试验中,我们正在使用不同的计算模拟以试图了解传染性疾病中的酶和生物分子如何活动以及我们能够如何研制出新药物命中这些特定的酶。我们研究具有成百乃至上千种原子的系统并模拟这些原子的行为。因此,对我们来说访问具有快速连接的大量处理器非常重要。这让我们能够更加快速地获得结果。GreenPlanet的伟大之处在于它满足了我们的限制条件。”

Crawford 说:“我们是如此兴奋,如此激动,因为Rommie Amaro博士正在进行生物合成这一尖端领域的研究。我们非常希望这些发现在不久的将来能够导致合成物转化为新药物并用于新的应用。”

(责任编辑:蒙遗善)

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