教育行业场景方案之高性能计算和仿真实验室GPU场景

教育行业场景方案之高性能计算和仿真实验室GPU场景

2021-07-16 10:07:28
  学校以往的高性能计算和仿真实验室均采用物理机的方式,随着云计算的发展,可以将GPU资源采用直通和虚拟化的方式加载到虚拟机上,从而实现高性能计算和仿真实验室场景。

 高性能计算主要是为学校模型计算提供服务,涉及的学科非常多,如流体力学、建筑、电子、医药等,对基础架构的要求是:
 能承担重载模型计算和实验性计算两种场景;
 同时支持windows和Linux两种操作系统;
 能与学校认证系统对接,并提供自服务;
 支持IB网络,需要与GPFS并行文件系统对接;
 统一管理。

  仿真实验室建设目的很明确,就是方便教学。主要体现在系统或者软件上面,将教学内容从以往的书本转移到软件或系统中,表达方式也从以往的纯文字变成了图片、动画、视频、三维操作……,多元化表达形式让教学内容更加容易和被学生所接受,提高教学质量,并且内容趣味性增强,让学生容易接受,提高学习效率。仿真实验室采用的软件都具有三维立体功能,作为底层支撑平台需要稳定、可扩展、GPU资源等能力,与学校LDAP认证系统对接,为老师教学及学生实验提供3D一体化服务。
  AStack云平台提供了计算、存储、网络,多个功能模块,配合了企业管理模块,为学生/老师提供租户管理及自服务。AStack云平台还具备GPU直通与GPU虚拟机两种技术方案,完全可以满足目前学校高性能计算场景和模拟仿真场景。
高性能计算方案:

 高性能计算架构图

  通过AStack云平台+裸金属模块,同时管理虚拟化和物理机资源,将重载的计算场景放在物理机运行;将一些验证性和学生试验计算场景放在虚拟机运行; 
  通过AStack云平台支持GPU卡直通模式,将GPU卡透传给虚拟机,为用户提供GPU资源,参与计算;还需要支持FPGA卡的透传,把FPGA卡透传给虚拟机直接使用;
  验证性和学生试验场景通过多租户方式管理,通过企业管理模块实现资源生命周期管理,能够快速回收资源;
  AStack云平台通过IB网络与并行文件存储系统(GPFS)对接,为高性能计算提供存储服务。
  仿真实验室方案:

仿真实验室架构图

  通过AStack云平台提供虚拟化技术与vGPU技术相结合,提供GPU虚拟化计算、存储、网络及GPU资源;
 前端采用GPU云桌面(VDI)与后端AStack云平台相连,代替原有高端工作站,用于模拟仿真教学、操作等;
 定制带有Autocad、Ansys、Adams等软件的系统镜像,实现批量分发,便于部署;
 通过AStack企业管理模块,实时把学生从学校LDAP认证服务器传到云平台上,批量创建项目,对资源实现生命周期管理。