[发明专利]一种低成本超级运算系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，特别涉及低成本建立的具有高速处理性能的计算机系统。

技术背景

高性能计算(High Performance Computing-HPC)解决了世界上最为复杂和艰巨的计算难题，并且能够轻松处理。如地球物理、天文计算、工程仿真、气象建模、模拟撞车试验、人体基因绘图以及核爆炸模拟等多种与人类生命相关的重要领域都要用到HPC。突飞猛进的性能、急剧下降的成本以及势如潮涌的需求等众多因素，要求HPC迅速走出科学研究实验室，步入主流商业领域。

另一方面，基于X86架构技术的HPC设备已经实现了优异的性能、可扩充性、灵活性和升级能力-而成本只是基于RISC的专有HPC集群和超级计算机的几分之一。此外，Linux在IT业里已经有着非常重要的影响，除了其具有免费、高效、可靠等优势外，对于计算机科学家和那些需要进行大量运算的科学家来说，它还是一个非常强大的工具。因为，可以使用基于Beowulf集群理论，使用普通的PC在Linux环境下基于PXE技术做成一种低成本超级运算系统来解决所面临的问题，并且这种系统所具有的价格优势是传统的并行计算机所无法比拟的。具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有科研及企业海量数据计算的需求，提供一种高集成度、低成本与高处理性能为一体的高性能计算机系统。

本发明的另一目的在于提供一种该计算机系统的实现方法。

为了实现发明目的一，采用的技术方案如下：

一种低成本超级运算系统，包括一个头节点和多个子节点，头节点与子节点通过桥接设备连接，头节点设置有处理器和硬盘，子节点设置有处理器，头节点和子节点均还设置有双网卡，通过该双网卡与桥接设备相连。

上述技术方案中，所述头节点采用普通PC，所述子节点为无盘子节点。

所述头节点安装有服务器版LINUX系统，而子节点则安装有桌面版LINUX系统，并实现PXE启动。

进一步的，本发明包括3个无盘子节点，头节点及每个无盘子节点均设置有两个千兆网卡，所述桥接设备采用千兆交换机，头节点和三个无盘子节点通过千兆交换机组成系统。

为了实现发明目的二，采用的技术方案如下：

一种低成本超级运算系统的实现方法，包括系统安装和无盘节点安装；

所述系统安装采用Ubuntu对头节点的硬盘进行分区，分为root分区、home分区、交换分区和无盘节点root分区；

所述无盘节点安装采用Ubuntu服务器版CD替换Ubuntu桌面版CD，然后启动头节点，在头节点的无盘节点root分区进行安装，对应每个无盘子节点重复安装过程，或者是安装其中一个无盘子节点，并将该安装内容复制到其它无盘节点root分区上。

上述技术方案中，还包括远程启动过程，具体包括先在头节点安装NFS、DHCP和TFTP服务，然后在头节点配置PXE，最后再进行无盘子节点的配置操作。

本发明具有以下优点：

1、成本低廉，采用市面上常用的电子设备即可实现，同时便于维护；

2、操作系统采用Linux，可以通过网络下载，方便进行并行运算；

3、具有高运算能力，4个节点系统其总运算能力为20GFlops，即每秒进行200亿次双精度浮点运算。还可以根据实际需要进行扩展，提高运算能力，实现性能的几何增长；

4、结构简单，体积小巧，节约能源，传统的超级计算系统大多体积庞大，能源消耗巨大，本系统可以采用普通PC电源供电，能耗和占用空间极小。

附图说明

图1是本发明的组成结构示意框图；

图2是本发明的具体实施方式示意框图；

图3是本发明的产品设计图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。