高性能计算系统设计方案

高性能计算系统

方案设计

第1章需求分析

1.1 高性能计算的和大规模数据处理的应用

高性能计算作为一种先进的科研手段，在国内的应用发展很快，得到了普遍的重视，近年来国家投入逐年加大。

高性能计算的应用条件已经成熟，表现在：

◆价格相对低廉的高性能机群系统为高性能计算应用提供了物质基础；

◆高性能计算应用的技术门槛逐渐降低；

◆国家鼓励相关单位做高性能计算的研究，相关投入不断加大；

◆很多高校的科研人员使用高性能计算手段，取得了很好的成果。

1.1.1 计算机架构

由于各学科高性能计算应用软件种类繁多，各种软件的应用特点也各不相同，对计算资源的需求存在差别，方案的设计需要充分考虑到实际应用的特点。

作为高性能计算基础设施的核心，现代高性能计算机的发展从20世纪70年代的向量计算机开始，也已经有了30年的发展历程。先后出现了向量机、多处理器并行向量机、MPP 大规模并行处理机、SMP对称多处理机、DSM分布式共享存储计算机、Constellation星群系统、Cluster集群系统、混和系统等多种主体的架构，并分别在不同的时期占据着应用的主流。

开放的Cluster集群系统具有较多的优势，已经占据了目前高性能计算机的主流位置，在TOP500中占据了约80%的份额，在中小规模的高性能计算系统中更是占据统治地位。

1.1.2 软件的并行特点

按照应用程序是否为并行程序，可以分为如下几类：

◆串行程序

程序运行中只有一个进程或线程。串行程序不能利用高性能计算机多个处理器的并行特点，但可以同时运行程序的多个任务或算例。

◆共享内存并行程序

程序运行中可以有多个进程或多个线程，可以使用多个处理器进行并行计算。但这种并行程序不能在分布式内存的机群系统上运行。

◆消息传递并行程序

消息传递式并行程序可以在所有架构的计算机上运行，可以同时使用数目很多的处理器，以加速程序的运行。

在高性能集群系统上，各种程序都可以运行，可以使用集群系统的一个CPU，一个

节点或多个节点。

1.1.3 互连网络

高性能计算系统的互连网络包括计算网络，数据IO网络，管理监控网络等。

对于并行程序来说，进程之间的通信量也有着显著差别。对于进程间通信量较小的程序来说，使用高性价比的千兆以太网就可以满足需求。

对于通信密集型的并行程序，多个进程之间数据交换频繁，对互连网络的性能要求很高，要求具有较高的带宽和很低的延迟，千兆以太网就不能很好满足要求，需要使用高速网络，如Infiniband，其单向带宽达到20Gb，延迟小于2微秒。

从2010 TOP500 排行榜中我们可以看到，千兆以太网和Infiniband网成为高性能计算机网络互联的主流，尤其从性能份额上来说，Infiniband网更是占据了绝大部分的份额，所以在国际主流的较大系统中，Infiniband计算网逐渐成为主流。

高性能网络的基本性能如下

Pingpong 带宽

112.3771.921046.651467.14871.092697.152329.02

01000

2000

3000

4000

1G b -e t h (t c p )

10G b -e t h (t

c p )10G b -e t h (i w a r p

)D D R -I B （r d m a

）D D R -I B （I p o I B ）

Q D R -I B （r d m a

）Q D R -I B （I p o I B ）

带宽(M B /s )

Pingpong 延时

47.57

11.99

7.68 1.6418.95

1.32 3.43020

601G b -e t h (t c p )

10G b -e t h (t

c p )10G b -e t h (i w a r p

)D D R -I B （r d m a

）D D R -I B （I p o I B ）

Q D R -I B （r d m a

）Q D R -I B （I p o I B ）

延时(u s )

我们可以看到，对于千兆以太网，带宽达到112MB/s ，延时非常高，达到47.57us 。而使用万兆以太网，虽然带宽和延时均有显著提高，但是与Infiniband 网相比，还是有较大差距。万兆以太网使用TCP/IP 协议，带宽达到770MB ，延时约为12us ，使用Iwarp 的RDMA 协议，性能有一定提升，带宽达到1046MB/s,延时达到7.68us 。

对于Infiniband 网，DDR 和QDR 的带宽有较大差距，但是延时比较接近，分别为1.6us 和1.3us 。值得注意的是，QDR 的IP over IB 的性能有了大幅的提升。

1.1.4 操作系统

高性能计算的操作系统由最初的Unix 操作系统为主，目前随着集群架构的逐渐广泛和Linux 操作系统的逐渐成熟，Linux 操作系统逐渐成为高性能计算机的主流，占到80%以上的市场份额。

为了使得集群系统有较好的兼容性，可以配置多种操作系统，如Linux （Redhat,Suse）,Windows HPC server等.

第2章系统方案设计

2.1 方案总体设计

2.1.1 系统配置表

序号名称技术规格单

位

数量

1 硬件部分1.1 计算子系统

刀片平台TC4600 标准19英寸5U机架式刀片机箱、可以支持14个计算

刀片；

1*管理模块，集成远程KVM和远程虚拟媒体；

2*千兆网络交换模块，提供6个RJ45千兆接口；

4*冗余热插拔散热模块；

4*2000W电源（3+1冗余热拔插）；

台 5

计算刀片

CB60-G15

带FDR计算

刀片

2*Intel Xeon E5-2660 八核处器(2.2GHz)；

8*8GB DDR3 1333MHz；

1*300G 2.5寸10000转SAS硬盘；

1*56Gb Infiniband 接口；

2*1000M以太网接口；

片63

管理/登录

节点曙光

I620r-G10

2U机架式；

2×Intel Xeon E5-2660 八核处器(2.2GHz)；

8×4GB DDR3 1333MHz；

1×300G 2.5寸10000转SAS硬盘；

1×56Gb Infiniband 接口；

2×1000M以太网接口；

1*冗余电源；

1*超薄DVD-RW；

1*上架导轨；

台 2

1.2 存储子系统

存储系统曙光

DS600-G10

双控FC

3U ,16盘位,双控制器，4个8Gb/s FC+8个1Gb ISCSI

主机通道,双锂电池，2*2GB Cache；冗余电源；含4

个SFP（8Gb）；Cache容量可升级为2*16GB；600G 15000

转 6Gb SAS硬盘*16块

套 1

1.3 网络子系统

计算网络IB 交换机FDR Infiniband交换机，36 端口台 2 Infiniband

线缆

MX MC2207310-005 56GB QSFP FDR 5M IB光缆根65

管理网络千兆交换机48端口交换机，10/100/1000baseT铜接口台 2

防火墙集群安全模

块

TLFW-1000T 龙芯防火墙标配6个千兆电口，1U机架。

并发连接数120万，吞吐量1G，支持SSL VPN隧道数

300配合Nikey智能密钥*10：曙光精心打造的USB Key

解决方案，内置8位国产安全芯片，自主开发COS。硬

件实现数字签名，私钥永不出Key。

台 1

1.4 机柜子系统

机柜系统曙光天潮标

准机柜

标配2个PDU、双侧门，无电源箱，无监控液晶触摸一

体机

个 3

曙光天潮标

准电源箱

380V无监控电源箱个 1

监控系统曙光智能机

柜监控系统

支持四台机柜温湿度远程监控套 1 曙光集群监

控中心

监控液晶触摸一体机，含LCD、触摸屏、监控主机各1

套，安装在机柜前面板门上

套 1

控制台曙光集群控

制台

1U手动伸缩控制台(曙光17”液晶显示器、鼠标、键盘、

8口切换器等)

套 1

视频切换系统SKVM SKVM IV Over IP（包含键盘鼠标）台 1 CIM KVM节点控制模块个7

2 软件部分

操作系统Linux SuSE Linux 企业版套 1

集群管理

系统曙光

GridView 2.5 GridView HPC 版，支持系统部署、系统监控、集群管

理、数据报表、统一告警、作业调度。

basic portal,包含serial 和 mpi ，支持互动作业，作业故障自动切换重启，文件传输，查看修改文件操作。套 65

Gridview ClusQuota 集群配额系统，可支持用户机时

配额管理，充值计费管理，用户信用管理等功能。（可

选）

套 1 应用门户

系统曙光

Gridview Clusportal

系统

包含Fluent 软件作业调度套 1 应用开发

环境编译器

GNU 编译器，支持C/C++ Fortran77/90 Intel 编译器，支持C/C++ Fortran 套 1 数学库

MKL ，BLAS 、LAPACK 、ScaLAPACK 、FFTW 套 1 MPI 并行环

境 OpenMPI （支持Infiniband 和以太网的MPI 环境）套 1 MPICH2（支持千兆以太网的MPI 环境）套 1

2.1.2 系统拓扑图

2.1.3 系统方案说明

◆计算系统CPU整体峰值性能达到17.7万亿次，可以扩展到500万亿次；

◆主要产品都采用了冗余设计（电源、风扇等），存储系统采用冗余设计，系统的可

靠性有较高保证；

◆系统功耗（不含空调制冷系统）不超过为,150千瓦，电费可按此核算；

◆曙光公司将为用户提供完善的服务，包括安装调试、系统优化、用户培训等，这些

都不单独收费，用户不必考虑这些方面的费用；

◆曙光公司提供5年免费上门服务，极大降低了用户的运行维护费用；

◆曙光公司是领先的专业高性能机算机及方案提供商，拥有较多的成功案例，包括百

万亿次超级机算机的成功案例，产品的可靠性和稳定性得到了充分验证。

2.1.4 需求相应分析

●先进性

本系统中，我们使用的刀片集群架构，为目前高性能发展的先进趋势。使用的最新一代Intel E5-2600处理器，为目前性能最高的X86处理器。使用的FDR网络，也为目前最为先进的网络技术。同时，系统中使用的并行文件系统、自动功耗管理系统和HPC应用WEB potal，均代表着HPC的先进的发展方向。

●高可靠、高可用需求

系统采用刀片服务器，冗余电源，双控制器存储系统、高级别RAID系统，以及关键节点的HA双机，同时，高效管理监控系统也是保证系统高可靠、高可用的保证。

●适合用户应用软件需求

用户应用软件众多，用户众多，对计算需求大，系统共配置101TFLOPS的计算能力。

针对部分应用对节点间网络需求高，配置了高带宽，低延时的FDR Infiniband网。带宽达到56Gbps，延时小于1us。同时，海量计算时的IO并发读写量巨大，对存储的容量和性能需求惊人，系统配置了并行存储系统，能够实现所有存储的统一地址和并发读写。

●易使用需求

系统配置了HPC WEB Portal，可以有效降低用户使用难度。同时，针对系统和应用的专业培训，也能提高使用人员的使用水平。针对应用软件的安装调试也大大降低了

用户的使用难度。

●可扩展性需求

集群的架构可以保证计算系统的良好扩展，同时，并行存储的架构也实现对存储系统的扩展。

●易管理维护需求

配置高效管理系统，支持监控、告警、管理、报表等多项功能，解决管理员的后顾之忧，同时，对管理员的培训和对系统的运维支持，也能有效提高系统的管理水平。

●节能环保需求

配置了刀片系统和高效节能系统，支持空载节点的自动待机，能够有效降低能耗，帮助用户节省运维成本。

2.2 计算系统

2.2.1 刀片集群

系统共配置63个双路8核刀片服务器，主频2.2Ghz，双精度峰值接近17万亿次。

目前，开放的集群(Cluster)系统具有较多的优势，已经占据了目前高性能计算机的主流位置，在TOP500中占据了80%以上的份额，在中小规模的高性能计算系统中更是占据统治地位。刀片式集群系统在计算密度、功耗散热、运营成本、维护成本、可靠性等方面，都明显优于其它系统，且为系统的扩容升级提供了良好的基础，刀片系统的优势主要体现在以下几个方面。

?计算密度更高

提高计算密度是刀片服务器发展的主要动力之一。对于大规模并行计算机来说，提高计算密度尤其重要，刀片式集群系统有效提高了计算密度。

?机房要求降低

大规模高性能计算机将对机房空间提出较高的要求，并且要为系统的扩容升级留下空间。刀片式集群系统实现了较高的计算密度，并且有效降低了系统功耗，对系统空调等散热系统的要求也相对降低。

?功耗散热降低

刀片服务器的功耗部件较少。刀片柜中的电源将由多个刀片共享，所以会使用高效率电

源，减小了系统功耗，同时产生的热量减少，减少了冷却系统的耗电量。

节能的设计体现在曙光刀片服务器的各个层面：

1）根据实时功耗确定工作电源个数，使电源工作在最佳效率曲线上。

2）修改计算刀片操作系统内核，实现节能

3）多计算刀片任务调整调度

?布线简单

在机架式服务器构成的集群系统中，系统布线是一个很大的问题。系统的线缆可能包括高性能计算网络（Infiniband，以太网等）、数据网络、管理网络、监控网络、电源网络、KVM网络等，这些线缆需要连接到每一个计算单元。尤其是在高密度、计算单元数目又比较多的情况下，系统布线是令设计人员头疼的问题。

刀片式集群系统可以大大减少系统布线的数量。多个刀片服务器可以共用冗余电源，内置的交换机将高速网络（Infiniband等）、数据网络、管理网络、KVM网络集成在一起，只需要对刀片柜进行布线，刀片柜内部的计算刀片通过背板连接，无需布线。

根据计算，使用刀片式集群，可以节省85%以上的系统布线。

?可靠性提高

曙光刀片服务器采用无源背板进行系统互连，与传统的线缆连接方式相比，把可靠性提高到了一个数量级以上。刀片系统采取模块化、冗余、热插拔设计，进一步提高了系统的可靠性。

?管理方便

曙光刀片服务器管理监控高度集成：通过统一的监控界面，监控所有刀片资源，包括机箱电源、风扇、计算刀片、背板、交换机。管理系统整合目前两大监控技术，即IPMI以及KVM (Over IP)，真正实现监视控制一体化。同时，为实现方便快捷的刀片服务器管理，通过优化的管理软硬件设计，改善可管理性，增强部署和可服务性，这些将降低总的所有权成本。

2.2.2 Intel E5-2600处理器性能优势

2012年3月，Intel Xeon 处理器E5-2600发布，E5-2600处理器相比上代双路服务器Xeon5600系列处理器在处理器架构上进行了重大调整，从而带来最高达到77%的性能提升。E5-2600相比上代5600处理器，在处理器核心数、流水线长度、内存带宽等多个方面都对做出了重大提升，所以导致了性能的巨大飞跃。

对于最能衡量高性能计算处理能力的spec cpu2006 fp性能，相比上一代处理器，最多高达77%的性能提升。

对于众多高性能计算应用，相比上代处理器，基本都超过50%以上的性能提升。

通过调整流水线的长度和增加CPU核心数，相比上代处理器，linpack性能最多超过100%的性能提升。

2.2.3 GPGPU计算节点

系统共配置4台GPGPU节点，该GPGPU节点配置4块NVDIA C2075 GPU卡，共提供单精度峰值16TFLOPS，双精度峰值8TFLOPS。

GPGPU计算是指利用图形卡来进行一般意义上的计算，而不是传统意义上的图形绘制。时至今日，GPU已发展成为一种高度并行化、多线程、多核的处理器，具有杰出的计算功率和极高的存储器带宽，如图所示。

CPU 和GPU的每秒浮点运算次数和存储器带宽

CPU 和GPU之间浮点功能之所以存在这样的差异，原因就在于GPU专为计算密集型、高度并行化的计算而设计，上图显示的正是这种情况，因而，GPU的设计能使更多晶体管用于数据处理，而非数据缓存和流控制，如图所示。

GPU中的更多晶体管用于数据处理

目前，已经有非常多的高性能应用完成了在GPU系统上的移植。

2.3网络系统

本方案的网络系统的设计从性能和可靠两个原则出发，采用2套网络。网络配置都考虑

了扩展余量，以便系统扩充。

网络方案设计充分考虑到了计算节点、存储节点、网络交换机的性能参数，在保证了系统稳定的前提下，使每台设备都能得到最大限度的利用。

2.3.1 千兆管理网络

配置1台高端千兆交换机，配合刀片机箱的管理模块，连成千兆管理网络。该交换机1U高，48个千兆端口，实现系统中所有节点的联通。千兆管理网络用于系统管理控制、系统监控、作业的递交、作业监控管理等方面的数据通讯。

2.3.2 Infiniband高速网

系统配置2台36端口 Infiniband FDR交换机，共同组成56GbpsFDR全线速网络。

单向56Gb的FDR Infiniband 网络相比，相比上代单向40Gb的QDR Infiniband 网络，性能得到了非常大的提升。这得益于三方面：

1 FDR 网络传输性能的提高，传输性能从QDR 的40Gb增加到FDR的56Gb。

2 FDR 网络编码效率的提升，编码效率从QDR 的 8/10 提高到 FDR 的 64/66。

3 PCI-E 3.0 编码效率的提升，编码效率从 PCI-E 2.0的 8/10 提高到 PCI-E 3.0的128/130。

综合起来，QDR网络由于编码效率的影响，带宽仅能达到Bandwidth(QDR)=40Gbps*0.8*0.8/8=3.2GBps

而FDR的带宽可达到

Bandwidth(QDR)=56Gbps*(64/66)*(128/130)/8=6.6GBps

实际达到一倍以上的性能提升

对于网络密集型的高性能应用，FDR 网络带来的性能提升也是非常明显，如下图所示的分子动力学应用NAMD ，网络设备升级成FDR 后，性能和扩展性都得到大幅提升。

2.4 存储系统

2.4.1高性能集群存储的需求特点

高性能计算集群在多个节点进行大规模并行计算的同时，需要进行大量文件及数据访问，对于系统的存储性能也提出非常高的要求，系统对存储要求主要归结为以下几点。

?全局文件的统一印象；

高性能集群相比其它应用而言，一个显著的特点为保证参与计算的所有节点具有统一的文件印象，也就是说，在任何一个节点、对某一个文件的读写、修改都会在其它节点生效，实现这一个功能，往往需要通过网络文件系统来实现，较为传统的为nfs系统，当前，由于集群规模的增大和访问性能的要求逐渐提高，并行文件系统在中大规模的高性能集群中使用越来越广泛。

?全局文件的高速访问；

对于某些规模较大集群，或者某些高IO应用集群，由于对存储的访问量很大，对共享存储的访问性能也提出了较高要求。通常，我们需要通过提高磁盘阵列的性能、存储介质的性能、磁盘阵列访问接口的性能和IO节点的网络性能来提高存储的访问性能。

对于更高IO需求的系统，可以通过并行存储系统来实现海量文件的并发读写。

?存储系统的大容量；

由于高性能集群的规模巨大、数据处理能力惊人，高性能集群集中存储的容量也往往非常惊人，动辄达到数十TB，在某些对海量存储需求的系统中，存储往往达到上百

TB，甚至PB量级。

?存储系统的高可靠性；

高性能集群承担着重要的科研任务，用户的数据具有极高的价值，同时，存储为全局系统，一旦出现故障，将导致整个系统的不可用。所以在存储系统中，无论IO节点、存储交换机、还是存储磁盘阵列，存储介质，每个环节都要尽可能的保证高可靠性和高可用性。可以通过冗余电源、高级别raid、双机热备、数据备份等各种手段保证存储系统的高可靠性。

2.4.2Parastor200并行存储系统

系统配置曙光Parastor200并行存储系统，裸容量达到192TB，可用容量96T。

曙光parastor200并行存储系统采用多副本、全冗余技术，支持单一存储命名空间、支持容量海量扩展，性能线性扩展，能够满足高性能计算中心海量文件并发读写需求。

?Parastor200并行存储技术特点

1.集群化并行存储架构，数据分布存储，并发读写

2.容量、性能线性增长，资源配额和性能质量保证，统一调度分配存储空间

3.全局目录、单一系统映像，虚拟存储池，精简配置

4.资产生命周期管理、带宽分配管理、记账计费，存储空间租赁与管理

5.多企业、个人用户，多访问协议：CTDB、CIFS、FTP、RESP、SOAP

6.多副本、全冗余架构，保证系统的可靠性与可用性

?Parastor200 系统组成

1. 管理控制器

- 提供命令行和图形界面两种接口

- 内嵌并行存储管理系统，对软硬件进行一体化监控管理

2. 索引控制器

- 管理存储系统中所有元数据和命名空间

- 支持多副本，Active-Active运行方式

3. 数据控制器

- 提供数据存储空间，48TB裸容量

- 支持多副本容错，自动处理磁盘失效

4. 应用服务器

- 向上应用提供数据访问接口

- 支持多种Linux内核

?Parastor 200体系架构

?Parastor200 统一管理界面

2.4.3DBstor 备份系统

系统配置DBstor 备份系统 20TB，保证系统关键数据的安全。DBstor 支持重复数据删除的SmartDisk技术，能有效备份数据的同时，大大节省存储空间。

曙光DBstor 备份系统具有如下特点：

1)为关键数据提供高速、基于备份时间点的恢复

DBstor利用全线速的双千兆数据传输链路、高速磁盘控制器组并行接收/发送应用服务器的备份/恢复数据，保障数据备份/恢复的高效；在备份时，DBstor锁定应用服务器特定时间点的数据影像，并对影像做数据一致性对比校验，保证备份集的绝对可用性，从而最终保证DBstor基于时间点恢复的可靠性

2)高速、高效、大容量的虚拟磁带库（VTL）功能

DBstor采用独特的磁盘介质管理方式，在文件系统之上创建虚拟磁带库（VTL），保证备份数据在逻辑上保持连续，避免频繁磁盘寻道带来的时间损耗，最大限度的利用磁盘组的并行读写能力，从而提高备份与恢复速度；为充分利用DBstor的硬件性能，用户可以根据实际情况定义虚拟磁带库的控制器数据、槽位、容量等，为支持更多客户端并行的备份提供策略保障；DBstor支持10TB和20TB两种VTL备份容量、满足绝大部分关键数据备份场合的空间需求

3)SmartDisk技术与重复数据删除技术的有机结合

DBstor支持VTL的同时，提供另外一种性价比更高的介质管理技术－SmartDisk，

SmartDisk不等同于文件系统的磁盘管理技术,SmartDisk以网络服务的形式为DBstor提供

磁盘存储空间，并带有高效的去重功能，可以实现高达数倍的存储空间压缩比；这样既发挥磁盘存储的高性能和高可用，又充分利用了存储空间，可以大大节省客户的投资

4)备份策略的自动化管理

备份自动化：用户可以根据自身的实际情况，定义自动执行的备份策略和日程表，备份策略一旦制定，就可以按照规定动作在无人职守的情况化，自动完成备份任务；

5)报表生成自动化

每天的备份任务执行情况，DBstor会自动形成报表，详细描述所有备份任务的招待情况，系统管理员可以选择合适的方式进行通知，比如经由Windows信使, SNMP，自动发送至管理人员的邮箱等

6)全面的Vmware集成

主机的虚拟化使用日益广泛，DBstor对典型的虚拟化环境Vmware提供了全方位的支持，用户既可以通过DBstor对应的client调用VCB来对虚拟机进行备份，也可以直接在虚拟机上对应用数据进行备份，给虚拟机的备份提供灵活的选择

7)配置管理易用性

统一用户图形管理界面；数据库备份不需要编辑脚本，纯图形操作；在做设备检测时，会自动发现和配置存储设备，并集中管理所有业务服务器进行全自动备份

8)完善的介质控制功能

当备份数据过期时，备份介质会自动回收以释放存储空间；对全备份及增量备份会自动合并，以产生新的全备份，并可以按照策略对数据格式转换和加密

9)独特的备份管理方式

可以根据备份任务多少灵活配置驱动器数及磁带数，DBstor支持自动数据库数据导出并自动进行备份；对备份介质和其中内容进行自动分组管理；根据需要对所备份的数据进行自动恢复，且可以实现对不同时间的备份内容有选择的进行恢复

10)多应用及异构操作系统支持

DBstor支持多种操作系统客户端，对操作系统可以做到一键式的备份与恢复，支持Windows，linux，AIX等多平台客户端；对常见的数据库，如ORACLE，SYBASE，SQL SERVER 等可实现在线的数据库备份，配合日志的备份，可以将数据库恢复到最新时间点

11)优异的硬件性能

高性能的处理器和缓存以及RAID控制器，对于光纤SAN网络，单台服务器的备份效率可以达到200GB/小时；数据库RAC在线备份效率可以达到200GB/小时

分布式MySQL数据库集群在线监测系统设计与实现

` 硕士学位论文（工程硕士）分布式MySQL数据库集群在线监测系统设计与实现 DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DISTRIBUTED MySQL DATABASE CLUSTER ONLINE MONITORING SYSTEM 黄旭哈尔滨工业大学 2012年6月

国内图书分类号：TP311 学校代码：10213 国际图书分类号：621.3 密级：公开工程硕士学位论文分布式MySQL数据库集群在线监测系统设计与实现硕士研究生：黄旭导师：范国祥高级讲师副导师：赵威高级工程师申请学位：工程硕士学科：软件工程所在单位：软件学院答辩日期：2012年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

Classified Index: TP311 U.D.C.:621.3 Dissertation for the Master‘s Degree in Engineering DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DISTRIBUTED MySQL DATABASE CLUSTER ONLINE MONITORING SYSTEM Candidate: Supervisor: Associate Supervisor: Academic Degree Applied for: Speciality: Affiliation： Date of Defence: Degree-Conferring-Institution: Huang Xu Senior Lecturer Fan GuoXiang Senior Engineer Zhao Wei Master of Engineering Software Engineering School of Software June, 2012 Harbin Institute of Technology

高性能计算集群(HPC CLUSTER)

高性能计算集群(HPC CLUSTER) 1.1什么是高性能计算集群? 简单的说，高性能计算(High-Performance Computing)是计算机科学的一个分支，它致力于开发超级计算机，研究并行算法和开发相关软件。高性能集群主要用于处理复杂的计算问题，应用在需要大规模科学计算的环境中，如天气预报、石油勘探与油藏模拟、分子模拟、基因测序等。高性能集群上运行的应用程序一般使用并行算法，把一个大的普通问题根据一定的规则分为许多小的子问题，在集群内的不同节点上进行计算，而这些小问题的处理结果，经过处理可合并为原问题的最终结果。由于这些小问题的计算一般是可以并行完成的，从而可以缩短问题的处理时间。高性能集群在计算过程中，各节点是协同工作的，它们分别处理大问题的一部分，并在处理中根据需要进行数据交换，各节点的处理结果都是最终结果的一部分。高性能集群的处理能力与集群的规模成正比，是集群内各节点处理能力之和，但这种集群一般没有高可用性。 1.2 高性能计算分类高性能计算的分类方法很多。这里从并行任务间的关系角度来对高性能计算分类。 1.2.1 高吞吐计算(High-throughput Computing) 有一类高性能计算，可以把它分成若干可以并行的子任务，而且各个子任务彼此间没有什么关联。因为这种类型应用的一个共同特征是在海量数据上搜索某些特定模式，所以把这类计算称为高吞吐计算。所谓的Internet计算都属于这一类。按照Flynn的分类，高吞吐计算属于SIMD（Single Instruction/Multiple Data,单指令流-多数据流）的范畴。 1.2.2 分布计算(Distributed Computing) 另一类计算刚好和高吞吐计算相反，它们虽然可以给分成若干并行的子任务，但是子任务间联系很紧密，需要大量的数据交换。按照Flynn的分类，分布式的高性能计算属于MIMD （Multiple Instruction/Multiple Data，多指令流-多数据流）的范畴。 1.3高性能计算集群系统的特点可以采用现成的通用硬件设备或特殊应用的硬件设备，研制周期短；可实现单一系统映像，即操作控制、IP登录点、文件结构、存储空间、I/O空间、作业管理系统等等的单一化；高性能（因为CPU处理能力与磁盘均衡分布，用高速网络连接后具有并行吞吐能力）；高可用性，本身互为冗余节点，能够为用户提供不间断的服务，由于系统中包括了多个结点，当一个结点出现故障的时候，整个系统仍然能够继续为用户提供服务；高可扩展性，在集群系统中可以动态地加入新的服务器和删除需要淘汰的服务器，从而能够最大限度地扩展系统以满足不断增长的应用的需要；安全性，天然的防火墙；资源可充分利用，集群系统的每个结点都是相对独立的机器，当这些机器不提供服务或者不需要使用的时候，仍然能够被充分利用。而大型主机上更新下来的配件就难以被重新利用了。具有极高的性能价格比，和传统的大型主机相比，具有很大的价格优势； 1.4 Linux高性能集群系统当论及Linux高性能集群时，许多人的第一反映就是Beowulf。起初，Beowulf只是一个著名的科学计算集群系统。以后的很多集群都采用Beowulf类似的架构，所以，实际上，现在Beowulf已经成为一类广为接受的高性能集群的类型。尽管名称各异，很多集群系统都是Beowulf集群的衍生物。当然也存在有别于Beowulf的集群系统，COW和Mosix就是另两类著名的集群系统。 1.4.1 Beowulf集群简单的说，Beowulf是一种能够将多台计算机用于并行计算的体系结构。通常Beowulf系统由通过以太网或其他网络连接的多个计算节点和管理节点构成。管理节点控制整个集群系统，同时为计算节点提供文件服务和对外的网络连接。它使用的是常见的硬件设备，象普通PC、以太网卡和集线器。它很少使用特别定制的硬件和特殊的设备。Beowulf集群的软件也是随处可见的，象Linux、PVM和MPI。 1.4.2 COW集群象Beowulf一样，COW（Cluster Of Workstation）也是由最常见的硬件设备和软件系统搭建而成。通常也是由一个控制节点和多个计算节点构成。

光伏系统设计计算公式

光伏发电系统设计计算公式 1、转换效率： η= Pm（电池片的峰值功率）/A（电池片面积）×Pin（单位面积的入射光功率）其中：Pin=1KW/㎡=100mW/cm2。 2、充电电压： Vmax=V额×1.43倍 3.电池组件串并联 3.1电池组件并联数=负载日平均用电量（Ah）/组件日平均发电量（Ah） 3.2电池组件串联数=系统工作电压（V）×系数1.43/组件峰值工作电压（V） 4.蓄电池容量蓄电池容量=负载日平均用电量（Ah）×连续阴雨天数/最大放电深度 5平均放电率平均放电率（h）=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度 6.负载工作时间负载工作时间（h）=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率 7.蓄电池： 7.1蓄电池容量=负载平均用电量（Ah）×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数 7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压 7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量 8.以峰值日照时数为依据的简易计算 8.1组件功率=（用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数）×损耗系数损耗系数：取1.6～2.0，根据当地污染程度、线路长短、安装角度等； 8.2蓄电池容量=（用电器功率×用电时间/系统电压）×连续阴雨天数×系统安全系数系统安全系数：取1.6～2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等； 9.以年辐射总量为依据的计算方式组件（方阵）=K×（用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间）/当地年辐射总量有人维护+一般使用时，K取230；无人维护+可靠使用时，K取251；无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时，K取276； 10.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算 10.1方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量系数5618：根据充放电效率系数、组件衰减系数等；安全系数：根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取1.1～1.3； 10.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压；10：无日照系数（对于连续阴雨不超过5天的均适用） 11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算 11.1电流：组件电流=负载日耗电量（Wh）/系统直流电压（V）×峰值日照时数（h）×系统效率系数系统效率系数：含蓄电池充电效率0.9，逆变器转换效率0.85，组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9.具体根据实际情况进行调整。 11.2功率：

高可用性集群系统的实现

高可用性集群系统的实现《Linux企业应用案例精解》第8章主要介绍一下虚拟化技术应用。本节为大家介绍高可用性集群系统的实现。 8.3.5 高可用性集群系统的实现（1） VMware Infrastructure 的体系结构和典型配置资源动态分配和高可用性的实现为构建高可用性集群系统提供了有力的保障，采用VMwae构建铁路企业高可用性集群，不需要为系统中的每台服务器分别添置备用服务器，就可以有效地降低系统成本，在基于VMware的我企业高可用性集群中，备用服务器安装了VMware ESX Server，与数据库服务器、Web服务器、OA服务器和文件服务器等构成高可用性集群，同时采用数据库备份服务器实现差额计划备份。使用VMware提供的虚拟基础架构解决方案，服务器不再需要随着业务增加而添加，整个IT基础架构能得到有效控制并可充分发挥效能。只有当整体资源出现不足的时候，才需要增加服务器。而且对系统资源的

添加也非常简单，不再需要做繁琐的硬件维护以及业务迁移，只需要简单地将新服务器安装VMWARE? INFRASTRUCTURE 3软件，并添加到已有的VMWARE? INFRASTRUCTURE 3架构中即可，新增资源将自动分配到各个最需要的业务环境中。在HA和DRS功能的共同支撑下，虚拟机的稳定、不间断运行得到了保证，而且，在没有搭建Cluster环境的情况下，迁移、升级依旧能不中断服务。哪怕是硬件升级、添加，正常停机维护等情况，也能够保证所有的业务正常运行，客户端访问服务器不产生业务中断现象。新的服务器虚拟化架构中另一个重点是VMware HA 的部署，它是整个服务器系统安全、可靠运行的一道防线。传统的热备机方式最大的问题就是容易造成资源的大量闲置；在正常运行状态下，所有备机服务器都处于闲置状态，不仅造成计算资源的空耗，而且还浪费大量的电力和散热资源，投资回报率非常低。如何应对Linux系统软件包的依赖性问题不管是初步跨入Linux殿堂的新手还是，具有多年经验的专家，在安装或编译软件包的过程中或多或少的都会遇到包的依赖问题从而导致安装过程无法继续，比如管理员在安装php软件包需要libgd.so文件，而这个文件属于gb软件包。但是在安装gb软件包时，可能这个软件包跟其他软件包又具有依赖关系，又需要安装其他软件包才行。这时有的管理员便失去耐心。在遇到这种Linux软件包依赖关系问题，该如何解决呢?在谈这个具体的措施之前，先跟大家聊聊Linux系统里的软件爱你依赖性问题。我们把处理rpm依赖性故障的策略可以分成两类解决依赖性故障的自动方法和手工方法。但当安装不属于发行一部分的软件包时自动方法是不可用的。在描述如何手工解决依赖性故障后，将简要描述如何使用自动方法之一（YUM），但首先需要了解它们是什么及rpm如何强制实施它们。一、什么是依赖性程序依赖于程序代码的共享库，以便它们可以发出系统调用将输出发送到设备或打开文件等（共享库存在于许多方面，而不只局限于系统调用）。没有共享库，每次程序员开发一个新的程序，每个程序员都需要从头开始重写这些基本的系统操作。当编译程序时，程序员将他的代码链接到这些库。如果链接是静态的，编译后的共享库对象代码就添加到程序执行文件中；如果是动态的，编译后的共享库对象代码只在运行时需要它时由程序员加载。动态可执行文件依赖于正确的共享库或共享对象来进行操作。RPM依赖性尝试在安装时强制实施动态可执行文件的共享对象需求，以便在以后--当程序运行时--不会有与动态链接过程有关的任何问题。

【高性能计算中心】高性能计算中心机房设计方案

高性能计算中心机房设计方案

目录 1.1 总述 (3) 1.1.1 设计目标 (3) 1.1.2 需求分析 (3) 1.1.3 系统特点 (3) 1.1.4 高性能机房建设方案 (4) 1.2 空调系统 (6) 1.2.1 选型分析 (6) 1.2.2 空调配置 (6) 1.2.3 空调特点与优势 (7) 1.2.4 空调性能参数 (8) 1.3 机柜系统 (9) 1.3.1 机柜配置 (9) 1.3.2 机柜特点 (9) 1.3.3 机柜规格参数 (10) 1.4 机柜配电系统 (10) 1.4.1 配电模块配置 (10) 1.4.2 配电模块规格 (11) 1.5 行级监控系统 (11) 1.6 场地条件需求 (13) 1.6.1 摆放要求 (13) 1.6.2 机房环境 (13) 1.6.3 室外场地 (13) 1.6.4 UPS (14) 1.6.5 电源接入 (14) 1.6.6 接地 (14) 1.7 配置清单 (14) 2

高性能计算中心机房设计方案 1.1总述 1.1.1设计目标高性能计算中心的建设和稳定高效运行，需要一套可靠的信息系统基础设施作为支撑保障，确保高性能计算中心机房各种电子设备的高效、稳定、可靠运行。本方案提供一套易管理、易维护、便于扩展、高效节能的机柜级制冷、配电、布线及监控系统一体化解决方案，与高性能计算IT设备配套集成一站式服务。 1.1.2需求分析本项目高性能计算中心IT设备总功耗不超过31KW，可用设备装机空间为126U。根据IT设备功耗及装机空间需求，配置机柜、机柜行级空调、行级配电及监控系统，确保设备散热良好、气流组织有序、系统高效节能、易于控制管理。 1.1.3系统特点本机房方案采用曙光云座C1000系统整体解决方案，提供机柜、空调、配电和监控四个子系统模块整合的一体化方案，做到给用户一个全面的、先进的、功能满足要求的一站式解决方案，并适应高性能计算应用对机房基础设施的节能性、扩展性、智能性及建设周期的新要求。曙光云座C1000系统具有以下几大优势。 3

高性能计算集群项目采购需求

高性能计算集群项目采购需求以下所有指标均为本项目所需设备的最小要求指标，供应商提供的产品应至少大于或等于所提出的指标。系统整体为“交钥匙”工程，厂商需确保应标方案的完备性。投标商在投标方案中须明确项目总价和设备分项报价。数量大于“1”的同类设备，如刀片计算节点，须明确每节点单价。硬件集成度本项目是我校校级高算平台的组成部分，供应商提供的硬件及配件要求必须与现有相关硬件设备配套。相关系统集成工作由供应商负责完成。刀片机箱供应商根据系统结构和刀片节点数量配置，要求电源模块满配，并提供足够的冗余。配置管理模块，支持基于网络的远程管理。配置交换模块，对外提供4个千兆以太网接口，2个外部万兆上行端口，配置相应数量的56Gb InfiniBand接口刀片计算节点双路通用刀片计算节点60个，单节点配置2个CPU，Intel Xeon E5-2690v4（2.6GHz/14c）；不少于8个内存插槽，内存64GB，主频≥2400；硬盘裸容量不小于200GB，提供企业级SAS或SSD 硬盘；每节点配置≥2个千兆以太网接口，1个56Gb InfiniBand 接口；满配冗余电源及风扇。刀片计算节点（大内存）双路通用刀片计算节点5个，单节点配置2个CPU，Intel Xeon E5-2690v4；不少于8个内存插槽，内存128GB，主频≥2400；硬盘裸容量不小于200GB，提供企业级SAS或SSD硬盘；每节点配置≥2个千兆以太网接口，1个56Gb InfiniBand接口；满配冗余电源及风扇。 GPU节点2个双路机架GPU节点；每个节点2个Intel Xeon E5-2667 v4每节点2块NVIDIA Tesla K80GPU加速卡；采用DDR4 2400MHz ECC内存，每节点内存16GB*8=128GB；每节点SSD 或SAS硬盘≥300GB；每节点配置≥2个千兆以太网接口，1个56Gb/s InfiniBand接口；满配冗余电源及风扇。数据存储节点机架式服务器2台，单台配置2颗Intel Xeon E5-2600v4系列CPU；配置32GB内存，最大支持192GB；配置300GB 2.5" 10Krpm

用电设计容量

凯旋华府用电规划凯旋华府小区用电功率9700KVA将由定军变电站接专线引来。 1.供配电系统设计（一期）负荷估算及KB所安装：预测设备安装总容量：pe=3753w计算容量pj=1463kw，预计选用SGB10-10/0.4kv型干式变压器的安装总容量为2000kva，设计平均负荷率21w/m 2,变压器装机率29va/m2,负荷率为81%，（补偿后功率因数cosφ=0.9以上）。预计安装两台600kva变压器（住宅用单）和一台500kva变压器（商业用电）供电电源及配变电房设置：依据本工程建设规模及内部功能，将在本区内设一座市政10KV开闭所，其作用给各期的变电所提供10KV电源。 KB所只有40m2左右，可以把地下室KB所预留房间缩小，以节省空间。（见附图）把配电室的地面做法高出其它地面100mm-150mm。依据本期地形及建设规模，拟将在规划区域内建设约1座10/0.4kv变配电所，其高压侧进线采用放射式或内环网方式由本区10kv开闭所供给。 2.供配电系统设计（二期）：预测设备安装总容量：pe=3800w计算容量pj=1300kw，预计选用SGB10-10/0.4kv型干式变压器的安装总容量为1600kva，设计平均负荷率20w/m 2,变压器装机率27va/m2,负荷率为80%，（补偿后功率因数cosφ=0.9以上）。预计安装2台800kva变压器供电电源及变配电房设置：依据本期地形及建设规模，拟将在规划区域内建设约2座10/0.4kv变配电所，其高压侧进线采用放射式或内环网方式由本区10kv

开闭所供给。 3.供配电系统设计（三期）预测设备安装总容量：pe=9721w计算容量pj=3305kw，预计选用SGB10-10/0.4kv型干式变压器的安装总容量为4500kva设计平均负荷率21w/m2,变压器装机率29va/m2,负荷率为82%，（补偿后功率因数cosφ=0.9以上）。预计安装2台1000kva变压器和2台1250kva变压器（其中已包含幼儿园供电）供电电源及变配电房设置：依据本期地形及建设规模，拟将在规划区域内建设约2座10/0.4kv变配电所，其高压侧进线采用放射式或内环网方式由本区10kv开闭所供给。 4.供配电系统设计（四期）预测设备安装总容量：pe=3400w计算容量pj=1005kw，预计选用SGB10-10/0.4kv型干式变压器的安装总容量为1600kva设计平均负荷率21w/m2,变压器装机率29va/m2,负荷率为82%，（补偿后功率因数cosφ=0.9以上）。预计安装2台800kva变压器供电电源及变配电房设置：依据本期地形及建设规模，拟将在规划区域内建设约2座10/0.4kv变配电所，其高压侧进线采用放射式或内环网方式由本区10kv开闭所供给。由于四期供电是由二期分出来的所以并不影响整体规划，可以直接从小区KB 所供电。除一期变压器放在地下室、二、三、四期均在景观区内设置箱变以节省地下室空间。

高可用性集群解决方案设计HA

1.业务连续 1.1.共享存储集群业务系统运营时，服务器、网络、应用等故障将导致业务系统无常对外提供业务，造成业务中断，将会给企业带来无法估量的损失。针对业务系统面临的运营风险，Rose提供了基于共享存储的高可用解决方案，当服务器、网络、应用发生故障时，Rose可以自动快速将业务系统切换到集群备机运行，保证整个业务系统的对外正常服务，为业务系统提供7x24连续运营的强大保障。 1.1.1.适用场景基于共享磁盘阵列的高可用集群，以保障业务系统连续运营硬件结构：2台主机、1台磁盘阵列

主机备机心跳磁盘阵列局域网 1.1. 2.案例分析某证券公司案例客户需求分析某证券公司在全国100多个城市和地区共设有40多个分公司、100多个营业部。经营围涵盖：证券经纪，证券投资咨询，与证券交易、证券投资活动有关的财务顾问，证券承销与保荐，证券自营，证券资产管理，融资融券，证券投资基金代销，金融产品代销，为期货公司提供中间介绍业务，证券投资基金托管，股票期权做市。该证券公司的系统承担着企业的部沟通、关键信息的传达等重要角色，随着企业的业务发展，系统的压力越来越重。由于服务器为单机运行，如果发生意外宕机，将会给企业的日常工作带来不便，甚至

给企业带来重大损失。因此，急需对服务器实现高可用保护，保障服务器的7×24小时连续运营。解决方案经过实际的需求调研，结合客户实际应用环境，推荐采用共享存储的热备集群方案。部署热备集群前的单机环境：业务系统，后台数据库为MySQL，操作系统为RedHat6，数据存储于磁盘阵列。在单机单柜的基础上，增加1台备用主机，即可构建基于共享存储的热备集群。增加1台物理服务器作为服务器的备机，并在备机部署系统，通过Rose共享存储热备集群产品，实现对应用的高可用保护。如主机上运行的系统出现异常故障导致宕机，比如应用服务异常、硬件设备故障，Rose将实时监测该故障，并自动将系统切换至备用主机，以保障系统的连续运营。

双机热备、集群及高可用性入门

什么是双机热备？双机热备这一概念包括了广义与狭义两种意义。从广义上讲，就是对于重要的服务，使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务。当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。(相关文章：为什么需要双机热备？) 双机热备由备用的服务器解决了在主服务器故障时服务不中断的问题。但在实际应用中，可能会出现多台服务器的情况，即服务器集群。(相关文章：双机软件与集群软件的异同) 双机热备一般情况下需要有共享的存储设备。但某些情况下也可以使用两台独立的服务器。(相关文章：双机热备的实现模式) 实现双机热备，需要通过专业的集群软件或双机软件。(相关文章：双机与集群软件的选择) 从狭义上讲，双机热备特指基于active/standby方式的服务器热备。服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写，或者使用一个共享的存储设备。在同一时间内只有一台服务器运行。当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会通过软件诊测（一般是通过心跳诊断）将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。(相关文章：双机热备、双机互备与双机双工的区别) 为什么要做双机热备？双机热备针对的是服务器的故障。服务器的故障可能由各种原因引起，如设备故障、操作系统故障、软件系统故障等等。一般地讲，在技术人员在现场的情况下，恢复服务器正常可能需要１０分钟、几小时甚至几天。从实际经验上看，除非是简单地重启服务器（可能隐患仍然存在），否则往往需要几个小时以上。而如果技术人员不在现场，则恢复服务的时间就更长了。而对于一些重要系统而言，用户是很难忍受这样长时间的服务中断的。因此，就需要通过双机热备，来避免长时间的服务中断，保证系统长期、可靠的服务。决定是否使用双机热备，正确的方法是要分析一下系统的重要性以及对服务中断的容忍程度，以此决定是否使用双机热备。即，你的用户能容忍多长时间恢复服务，如果服务不能恢复会造成多大的影响。在考虑双机热备时，需要注意，一般意义上的双机热备都会有一个切换过程，这个切换过程可能是一分钟左右。在切换过程中，服务是有可能短时间中断的。

基于人工智能网络的高性能计算系统及方法与设计方案

本技术涉及数据处理技术领域，具体地说，涉及一种基于人工智能网络的高性能计算系统及方法，包括集群计算服务器、SMP计算服务器、I/O存储节点服务器、管理节点服务器、大容量存储设备、网络交换设备和网络基础平台。本技术通过集群计算服务器中多个节点同步计算，提高运算效率和处理速度；通过SMP计算服务器采用对称多处理技术，一台电脑同时由多个处理器运行操作系统的单一复本，并共享内存和一台计算机的其他资源。虽然同时使用多个CPU，但是从管理的角度来看，它们的表现就像一台单机一样。系统将任务队列对称地分布于多个CPU之上，从而极大地提高了整个系统的数据处理能力，所有的处理器都可以平等地访问内存、I/O和外部中断。权利要求书 1.一种基于人工智能网络的高性能计算系统，其特征在于：包括集群计算服务器(1)、SMP计算服务器(2)、I/O存储节点服务器(3)、管理节点服务器(4)、大容量存储设备(5)、网络交换设备(6)和网络基础平台(7)；集群计算服务器(1)采用一组计算机作为一个整体向用户提供一组网络资源，其中单个的计算机为集群计算服务器(1)的节点；

SMP计算服务器(2)为一台计算机采用多个处理器运算操作系统； I/O存储节点服务器(3)用于连接后台的大容量数据存储设备(5)和集群计算服务器(1)；管理节点服务器(4)用于承接外部用户接入、访问集群系统，进行程序编译、调试、并行计算任务的分发与布署。 2.根据权利要求1所述的基于人工智能网络的高性能计算系统，其特征在于：管理节点服务器(4)安装有集群管理软件，用于主节点对整个集群计算服务器(1)进行管理和作业调度工作。 3.根据权利要求1所述的基于人工智能网络的高性能计算系统，其特征在于：大容量存储设备(5)采用磁盘阵列作为存储设备，大容量存储设备(5)的网络存储结构包括DAS直连式存储、NAS网络存储设备和SAN区域存储网络。 4.根据权利要求3所述的基于人工智能网络的高性能计算系统，其特征在于：NAS网络存储设备采用NAS服务器，NAS服务器的网络吞吐量相对值： throught i＝t i/t m(t m≥t i,i＝1.2.3...n)；其中throught i表示第i个NAS服务器的网络吞吐量相对值；t i表示第i个NAS服务器的网络吞吐量；t m表示与第i个NAS服务器同组的各个NAS服务器中的最大的网络吞吐量值；按照下列同时确定NAS服务器的综合负载权重： w i＝f(cpu i,throught i)＝(1-c i)a×t m/t i,(t m≥t i,i＝1.2.3...n)；其中，w i表示第i个NAS服务器的综合负载权重；cpu i表示第i个NAS服务器的剩余CPU利用率；throught i表示第i个NAS服务器的网络吞吐量相对值；c i表示第i个NAS服务器的CPU利用率；a为设定系数；t m表示与第i个NAS服务器同组的各个NAS服务器中的最大的网络吞吐

数据库负载均衡解决方案

双节点数据库负载均衡解决方案问题的提出？在SQL Server数据库平台上，企业的数据库系统存在的形式主要有单机模式和集群模式（为了保证数据库的可用性或实现备份）如：失败转移集群（MSCS）、镜像（Mirror）、第三方的高可用（HA）集群或备份软件等。伴随着企业的发展，企业的数据量和访问量也会迅猛增加，此时数据库就会面临很大的负载和压力，意味着数据库会成为整个信息系统的瓶颈。这些“集群”技术能解决这类问题吗？SQL Server数据库上传统的集群技术 Microsoft Cluster Server(MSCS) 相对于单点来说Microsoft Cluster Server(MSCS)是一个可以提升可用性的技术，属于高可用集群，Microsoft称之为失败转移集群。 MSCS 从硬件连接上看，很像Oracle的RAC，两个节点，通过网络连接，共享磁盘；事实上SQL Server 数据库只运行在一个节点上，当出现故障时，另一个节点只是作为这个节点的备份；因为始终只有一个节点在运行，在性能上也得不到提升,系统也就不具备扩展的能力。当现有的服务器不能满足应用的负载时只能更换更高配置的服务器。 Mirror 镜像是SQL Server 2005中的一个主要特点，目的是为了提高可用性，和MSCS相比，用户实现数据库的高可用更容易了，不需要共享磁盘柜，也不受地域的限制。共设了三个服务器，第一是工作数据库（Principal Datebase），第二个是镜像数据库（Mirror），第三个是监视服务器（Witness Server，在可用性方面有了一些保证，但仍然是单服务器工作；在扩展和性能的提升上依旧没有什么帮助。

定压补水系统的设计计算含实例说明

定压补水系统的设计计算<含实例说明> 空调冷水膨胀、补水、软化设备选择计算：已知条件：建筑面积：90000 m2，冷水水温：7.0/12.0℃，（一）空调系统：风机盘管加新风系统为主，系统最高点70+11.0(地下)=81m，采用不容纳膨胀水量的隔膜式气压罐定压。 1. 空调系统水容量Vc = 0.7～1.30（L/m2）（外线长时取大值）：1.30 *90000/1000=117 m3 2. 空调系统膨胀量Vp =a*⊿t*Vc：0.0005*15*117=0.88 m3 (冷水系统) 3. 补水泵选择计算系统定压点最低压力：81+0.5=81.5(m)=815(kPa) (水温≤60℃的系统，应使系统最高点的压力高于大气压力5kPa以上) 补水泵扬程：≥815+50=865(kPa) (应保证补水压力比系统补水点压力高30-50kPa，补水泵进出水管较长时,应计算管道阻力) 补水泵总流量：≥117*0.05=5.85(m3/h)=1.8(L/s) (系统水容的5-10%) 选型：选用2台流量为1.8 L/s，扬程为90m(900 kPa)的水泵,平时一用一备，初期上水和事故补水时2台水泵同时运行。水泵电功率:11Kw。 4. 气压罐选择计算 1）调节容积Vt应不小于3min补水泵流量采用定频泵Vt≥5.8m3/h*3/60h=0.29m3=290 L 2）系统最大膨胀量：Vp=0.88 m3 此水回收至补水箱 3）气压罐压力的确定：安全阀打开压力:P4=1600(kPa)(系统最高工作压力1200kPa) 电磁阀打开压力:P3=0.9*P4=1440(kPa) 启泵压力:（大于系统最高点0.5m）P1= 865kPa 停泵压力(电磁阀关闭压力): P2=0.9*1440=1296kPa 压力比αt= (P1+100)/( P2+100)=0.69，满足规定。 4）气压罐最小总容积Vmin=βVt/(1-αt)=1.05*290/(1-0.69)=982 L 5）选择SQL1000*1.6隔膜式立式气压罐，罐直径1000mm，承压1.6Mpa，高 2700mm，实际总容积VZ=1440 (L) 5.空调补水软化设备自动软化水设备（双阀双罐单盐箱）软水出水能力:(双柱)0.03Vc=0.03*117=3.5m3/h 租户24小时冷却膨胀、补水设备选择计算：已知条件：建筑面积：90000 m2，冷却水温：32/37.0℃，系统最高点70+11.0(地下)=81m，采用不容纳膨胀水量的隔膜式气压罐定压。 1. 空调系统水容量45m3

光伏系统的容量设计

光伏系统的容量设计光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。光伏系统容量设计的主要目的就是要计算出系统在全年内能够可靠工作所需的太阳电池组件和蓄电池的数量。同时要注意协调系统工作的最大可靠性和系统成本两者之间的关系，在满足系统工作的最大可靠性基础上尽量地减少系统成本。光伏系统硬件设计的主要目的是根据实际情况选择合适的硬件设备包括太阳电池组件的选型，支架设计，逆变器的选择，电缆的选择，控制测量系统的设计，防雷设计和配电系统设计等。在进行系统设计的时候需要综合考虑系统的软件和硬件两个方面。针对不同类型的光伏系统，软件设计的内容也不一样。独立系统，并网系统和混合系统的设计方法和考虑重点都会有所不同。在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的

太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。 1.4.1 独立光伏系统软件设计光伏系统软件设计的内容包括负载用电量的估算，太阳电池组件数量和蓄电池容量的计算以及太阳电池组件安装最佳倾角的计算。因为太阳电池组件数量和蓄电池容量是光伏系统软件设计的关键部分，所以本节将着重讲述计算与选择太阳电池太阳电池组件和蓄电池的方法。需要说明的一点是，在系统设计中，并不是所有的选择都依赖于计算。有些时候需要设计者自己作出判断和选择。计算的技巧很简单，设计者对负载的使用效率和恰当性作出正确的判断才是得到一个符合成本效益的良好设计的关键。 1．设计的基本原理太阳电池组件设计的一个主要原则就是要满足平均天气条件下负载的每日用电需求；因为天气条件有低于和高于平均值的情况，所以要保证太阳电池组件和蓄电池在天气条件

计算机集群技术的解释

【赛迪网独家特稿】集群技术是使用特定的连接方式，将相对于超级计算机便宜许多的计算机设备结合起来，提供与超级计算机性能相当的并行处理技术。早在七十年代就有人提出可以使用这种集群技术完成并行处理，但是由于受到当时网络交换技术的限制，集群系统在性能上与其他并行处理系统相距甚远，直到网络技术逐渐成熟的今天，它才具备了与超级计算机相匹敌的能力。什么是集群集群（Cluster）技术是指一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个计算机系统，每个群集节点（即集群中的每台计算机）都是运行其自己进程的一个独立服务器。这些进程可以彼此通信，对网络客户机来说就像是形成了一个单一系统，协同起来向用户提供应用程序、系统资源和数据，并以单一系统的模式加以管理。一个客户端（Client）与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。计算机集群技术的出发点是为了提供更高的可用性、可管理性、可伸缩性的计算机系统。一个集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。当一个节点发生故障时，它所运行的应用程序将由其他节点自动接管。在大多数模式下，集群中所有的节点拥有一个共同的名称，集群内的任一节点上运行的服务都可被所有的网络客户所使用。集群的特点 1．提供强大处理能力的高性能计算机系统：计算机集群可以通过负载均衡、并行处理、时间片处理等多种形式，将多台计算机形成高性能计算机集群。对用户端（Client）而言，计算机集群则是一个单一的系统，可以为用户提供高性能的计算机系统，而用户不用关心有多少计算机承担了系统实现的任务，而只需要关注系统的整体处理能力。因此，计算机集群可以用多台普通性能的计算机组成具有高性能的计算机系统，承担只有超级计算机才能胜任的工作。 2．提供高可用性的计算机系统：通过计算机集群技术组成的系统，可以确保数据和应用程序对最终用户的高可用性，而不管故障属于什么类型。即当计算机集群中的节点计算机出现软硬件故障的时候，高可用性集群提供了对软件和硬件失败后的接替。它将服务器镜像到备用系统或节点中，当主节点上的系统崩溃时，冗余节点就从替补角色转换到正式角色，并自动投入应用，从而保证了系统运行的不间断。

DBTwin数据库集群技术白皮书

DBTwin数据库集群系统技术白皮书无锡浙潮科技有限公司 2010年1月

目录 1.当前数据库用户面临的问题 (3) 2.当前市场上存在的针对数据库的解决方案 (4) 3.DBTWIN数据库集群 (8) 4.DBTWIN的实现原理 (9) 5.DBTWIN的特性 (10) 6.DBTWIN技术指标 (11) 7.DBTWIN与备份/复制软件，及数据库镜像的功能、特点比较 (12) 8.DBTWIN支持的系统环境 (12)

1.当前数据库用户面临的问题随着信息时代的发展，公司和企业的运作越来越依赖于计算机系统。大量有关企业生产、销售的数据维系着企业的生存，是企业珍贵的无形资产。这些数据一旦因为存储系统遭受到失窃、断电或不可避免的自然灾害，造成大量丢失，将会给企业带来重大的经济损失。根据Gartner的调查数据，在经历大型灾难事件而导致系统停运的公司中，有五分之二左右的公司再也没有恢复运营，剩下的公司中也有接近三分之一在两年内破产了。而由于数据库的故障导致的重大事故确是时有发生的，让我们来看几个实例：实例1：2005年12月5日，国内某著名网络游戏公司的数据库服务器出现严重宕机事故，造成众多玩家数据丢失并蒙受经济损失实例2：2005年6月9日某证券公司股票交易系统的数据库出现故障，股票无法正常买卖，迫使股民望“红”兴叹。实例3：2002年7月23日国内某机场数据库系统宕机，导致6000名旅客长时间滞留机场。实例4：2000年国内某银行的支付系统突然死机，给广大用户造成极大的损失和不便。以上发生的这些事件都是与企业数据库系统相关的故障。另外，几乎每个数据库客户都或多或少地存在数据库性能问题，当然数据库性能问题涉及很多方面，其中，能否采用“集群”的方法来提高性能，我们公司研究的重点。概括来讲，当前数据库系统已经成为了企业信息系统的瓶颈，究其原因，各厂家的解决方案无外乎在下列三大方面无法取得同步的进展： 1）数据库数据可靠性 2）数据库系统性能 3）系统服务的可用性当前几乎所有的数据库系统解决方案，都无法的象真正的集群系统那样，在上述三方面同时具有良好的可伸缩性，具体来讲，当前数据库系统存在下列各种各样的问题：

华师大高性能计算集群作业调度系统简明手册

华师大高性能计算集群作业调度系统简明手册华师大高性能计算集群采用曙光的Gridview作业管理系统，其中集成了torque+Maui，是十分强大的作业调度器。下面将依次介绍华师大的的作业调度系统的设定，使用，以及相关作业调度命令一：华师大作业调度系统队列策略设定由于华师大的超级计算中心共分三期建设，其作业调度设定较为复杂： CPU 节点名 (pestat 可查看) 节点Core 个数队列备注第一期E5450 b110-b149 b210-b229 8(2*4) mid1,huge 第二期E5640 b310-b339 b410-b439 8(2*4) mid2, hugeA(需申请) 其中hugeA队列提交后需经批准第三期X5675 ,GPU(c2050 ) a110-a149 a210-a249 a310-a339 a410-a447 12(2*6) mid3,small,ser ial,gpu hugeB(需申请), shu(私有队列) itcs(私有队列) 其中hugeB队列提交后需经批准 shu和itcs为私有队列，不向公共用户开放在命令行输入cchelp 可以查看详细的华师大的作业调度系统策略，如下二：作业调度系统的使用

华师大计算中心共有两个登陆节点login(59.78.189.188)和login1(59.78.189.187)，供用户登陆提交相关作业。一般来说，可直接使用命令行提交作业。不过为了规范和易于管理，建议使用PBS脚本进行作业提交，提交命令为qsub **.pbs(pbs脚本文件)。下面将简要的分别给出串行作业和并行作业的PBS样本(已放至/home/目录下)，仅供参考，更多高级功能，请自行查阅相应手册。 1.串行作业pbs脚本样本 #PBS -N test \\表示该作业名称为test。 #PBS -l nodes=1:ppn=1 \\表示申请1 个节点上的1 颗CPU。 #PBS -j oe \\表示系统输出，如果是oe，则标准错误输出(stderr)和标准输出(stdout)合并为stdout #PBS –q serial \\表示提交到集群上的serial 队列。 . /job>job.log 为提交的作业。 2.并行作业PBS脚本样本