高性能計(jì)算(HPC) 指通常使用很多處理器（作為單個(gè)機(jī)器的一部分）或者某一集群中組織的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)（作為單個(gè)計(jì)算資源操作）的計(jì)算系統(tǒng)和環(huán)境。有許多類型的HPC 系統(tǒng)，其范圍從標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的大型集群，到高度專用的硬件。大多數(shù)基于集群的HPC系統(tǒng)使用高性能網(wǎng)絡(luò)互連，比如那些來自 InfiniBand 的網(wǎng)絡(luò)互連。基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜徒M織可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的總線拓?fù)洌谛阅芎芨叩沫h(huán)境中，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在主機(jī)之間提供較短的潛伏期，所以可改善總體網(wǎng)絡(luò)性能和傳輸速率。

高性能計(jì)算是能夠突破性能極限的計(jì)算；單個(gè)高端工作站不能滿足其需求的計(jì)算；需要通過專門的程序優(yōu)化最大限度提高系統(tǒng)的I/O、計(jì)算和數(shù)據(jù)傳送性能的計(jì)算。

人們一直以來還有這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)，認(rèn)為高性能計(jì)算機(jī)是面向高新產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)的，而傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（尤其是制造業(yè)）并不需要使用。事實(shí)上，高性能計(jì)算機(jī)能夠廣泛應(yīng)用于生物、信息、電子商務(wù)、金融、保險(xiǎn)等產(chǎn)業(yè)，它同時(shí)也是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括制造業(yè)）實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造、提高生產(chǎn)率——“電子生產(chǎn)率”(e-productivity)和競(jìng)爭(zhēng)力的重要工具。高性能計(jì)算已從技術(shù)計(jì)算（即科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算擴(kuò)展到商業(yè)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)領(lǐng)域。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高性能計(jì)算已經(jīng)逐漸成為科學(xué)研究所必需的輔助工具，在各個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域發(fā)揮出巨大的作用。如在氣象氣候、地震預(yù)報(bào)、石油物探、航空航天、工程計(jì)算、密碼研究、新藥設(shè)計(jì)、生物基因、船舶工程、地質(zhì)勘探、海洋工程、城市建設(shè)、武器研究、材料工程、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域，研究工作的計(jì)算任務(wù)往往公式復(fù)雜、計(jì)算難度大、計(jì)算時(shí)間極長(zhǎng)，用一般計(jì)算方式難于完成，因此高性能計(jì)算系統(tǒng)就成為必不可少的工具。

高性能計(jì)算集群(HPCC-High Performance Computing Cluster)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，以解決復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算或數(shù)值計(jì)算問題為目的，是由多臺(tái)節(jié)點(diǎn)機(jī)（服務(wù)器）構(gòu)成的一種松散耦合的計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合。為用戶提供高性能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求響應(yīng)或?qū)I(yè)的應(yīng)用程序(包括并行計(jì)算、數(shù)據(jù)庫、Web等服務(wù)。

相比起傳統(tǒng)的小型機(jī)，集群系統(tǒng)有極強(qiáng)的伸縮性，可通過在集群中增加或刪減節(jié)點(diǎn)的方式，在不影響原有應(yīng)用與計(jì)算任務(wù)的情況下，隨時(shí)增加和降低系統(tǒng)的處理能力。還可以通過人為分配的方式，將一個(gè)大型集群系統(tǒng)分割為多個(gè)小型集群分給多個(gè)用戶使用，運(yùn)行不同的業(yè)務(wù)與應(yīng)用。

集群系統(tǒng)中的多臺(tái)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器系統(tǒng)通過相應(yīng)的硬件及高速網(wǎng)絡(luò)互連，由軟件控制著，將復(fù)雜的問題分解開來，分配到各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上去，每個(gè)集群節(jié)點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)行自己的進(jìn)程，這些進(jìn)程之間可以彼此通信(通常是利用MPI－消息傳遞接口)，共同讀取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源，協(xié)同完成整個(gè)計(jì)算任務(wù)，以多臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)共同運(yùn)算的模式來換取較小的計(jì)算時(shí)間。

根據(jù)不同的計(jì)算模式與規(guī)模，構(gòu)成集群系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可以從幾個(gè)到上千個(gè)。對(duì)于以國(guó)家政府、企事業(yè)單位及大型組織機(jī)構(gòu)來講，節(jié)點(diǎn)數(shù)目可以達(dá)到數(shù)千甚至上萬。而隨著HPCC應(yīng)用的普及，中小規(guī)模的高性能計(jì)算集群也慢慢走進(jìn)中小型用戶的視野，高性能計(jì)算集群系統(tǒng)的部署，極大地滿足了此類用戶對(duì)復(fù)雜運(yùn)算的能力的需求，大大拓展了其業(yè)務(wù)范圍，為中小型用戶的成長(zhǎng)提供支持。

高性能集群系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基于以下的原則：

先進(jìn)性

并行計(jì)算系統(tǒng)是目前業(yè)界較為先進(jìn)的計(jì)算體系，是融合了計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)與軟件的綜合體，在構(gòu)架整個(gè)系統(tǒng)的過程中，要保證架構(gòu)的每個(gè)環(huán)節(jié)采用業(yè)界先進(jìn)且成熟的產(chǎn)品與技術(shù)，要均衡各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，消除系統(tǒng)構(gòu)架的瓶頸，保證整個(gè)系統(tǒng)的高效率運(yùn)行，可以滿足未來數(shù)年技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的需要，保護(hù)用戶投資。

高性能

集群系統(tǒng)的重量考核指標(biāo)是整體性能，即計(jì)算、存儲(chǔ)、I/O能力與智能管理的體現(xiàn)。系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)均配置了基于最新處理器，保證充足的計(jì)算能力；節(jié)點(diǎn)間使用InfiniBand等網(wǎng)絡(luò)高速互連，保證了通信密集型并行應(yīng)用對(duì)互連網(wǎng)絡(luò)的性能要求。

高可擴(kuò)展性

集群系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)SMP/MPP計(jì)算體系的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)就是優(yōu)異的擴(kuò)展性，用戶可以根據(jù)自己的需求隨時(shí)增減系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，在將來計(jì)算能力需要擴(kuò)充的時(shí)候，只需要增加一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，即可在不影響當(dāng)前應(yīng)用的情況下，擴(kuò)展整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算與存儲(chǔ)能力。

環(huán)保節(jié)能

集群系統(tǒng)是由多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、大容量存儲(chǔ)及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的大規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng)，是一個(gè)巨大的耗電/發(fā)熱體，除了本身的能耗，隨之配備的空調(diào)系統(tǒng)也是耗電大戶。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之時(shí)除了性能效率之外，必須考慮節(jié)能與環(huán)保的問題以減少對(duì)社會(huì)環(huán)境資源的過多占用與破壞。HP SL6500可擴(kuò)展服務(wù)器的高密度、能量智控、氣流導(dǎo)向有效散熱與自動(dòng)管理特性可以使整個(gè)系統(tǒng)保持在較低的功耗，減少對(duì)電力的消耗、保護(hù)社會(huì)環(huán)境資源。

此方案中，我公司通過提供的計(jì)算集群系統(tǒng)幫助客戶解決，大量基因數(shù)據(jù)運(yùn)算的需求，大大縮短了計(jì)算時(shí)間。其中的系統(tǒng)配置情況：登陸節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)由2臺(tái)HP ProLiant DL380機(jī)架式服務(wù)器構(gòu)成；計(jì)算節(jié)點(diǎn)采用混合式搭建方案,即:包含1個(gè)高密度GPU計(jì)算節(jié)點(diǎn)HP SL390、80個(gè)高密度刀片式服務(wù)器HP BL460（瘦節(jié)點(diǎn)）、2個(gè)高性能刀片式服務(wù)器BL680（胖節(jié)點(diǎn)）；I/O節(jié)點(diǎn)由3臺(tái)HP ProLiant DL380機(jī)架式服務(wù)器構(gòu)成；登陸/管理節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)和I/O節(jié)點(diǎn)通過10Gb/s 萬兆高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；3個(gè)I/O節(jié)點(diǎn)可以通過高速光纖網(wǎng)絡(luò)連接至用戶的存儲(chǔ)系統(tǒng)來存儲(chǔ)海量的計(jì)算結(jié)果；應(yīng)用服務(wù)器等也可以通過高速網(wǎng)絡(luò)直接連接至用戶的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。