高性能计算(HPC)数据中心解决方案

解决方案简介面临的挑战随着当前信息的爆炸式增长，以及在使用基于x86微芯片的通用硬件方面的不断创新，通常是由多台机器来提供计算以共同执行非常复杂的任务。

这使得网络成为一个至关重要的HPC 组件。

解决方案瞻博网络提供一种高速的HPC 数据中心网络解决方案。

此HPC 基础架构非常适合于那些希望近距离互连多台10GbE 服务器，而且延迟时间不能超过亚微秒的客户。

优势• 基于10GbE 接入的模块化网络设计• 支持极大规模的低延迟连接• 提供多种功能来满足端到端的应用需求高性能计算(HPC )数据中心解决方案瞻博网络HPC 解决方案能够帮助客户执行密集的计算任务，并提供最大的网络效率和可靠性面临的挑战随着高性能集群解决方案和超级计算的日渐增加，越来越多的行业开始转向多节点集群应用。

采用HPC 技术背后的主要驱动因素是越来越多的用户可以访问不断增加的数据量，这就需要进行计算以处理这些数据。

由于基于以太网的集群解决方案的普及，以及在高性能业务中进行密集型计算和建模所带来的价值，很多企业开始重新审视计算集群为他们带来的经济效益。

下面是多个行业从HPC 技术获得明显收益的实例：• 设计工作室依靠计算集群来进行动画和视觉效果的渲染和建模。

• 工程和建筑公司使用HPC 进行建模和3D 成像。

• 石油和能源公司使用HPC 进行建模和地震研究。

• 生物技术公司利用HPC 进行建模和预测性模型分析。

• 投资公司和银行利用HPC 进行算法交易建模和快速市场分析。

• 零售公司利用HPC 获得市场情报和进行基于视频的业务分析。

• 学术界始终在挑战可以实现的最大计算能力。

一般说来，这些计算挑战对于网络提出了一系列极为苛刻的要求。

局域网的最初设计目的是将相对较近的最终用户工作站连接在一起，并支持这些工作站与远程网络进行通信。

HPC 网络对于网络的要求主要是服务器与服务器的连接性，局域网应用与现代数据中心在通信流量模式上有很大差距，与HPC 数据中心的差距就更大了。

由于这些因素，我们看到以太网大约只服务于一半的HPC 市场，Infi niband 还占有显著的市场份额。

一直以来，Infiniband 都被视作服务于那些低延迟和极高性能的HPC 集群应用的传统技术。

不单单是现有的局域网架构不能很好地支持HPC 基础架构（瞻博网络基于1GbE 的集群交换fabric 技术可以解决这一问题），而且，长期以来以太网技术（实际上是局域网的基础）也缺乏某些HPC 集群所需的高性能特征。

随着10GbE 的商业化，基于以太网的HPC 解决方案开始具有技术可行性和出色的经济性。

瞻博网络HPC 数据中心网络解决方案瞻博网络HPC 数据中心网络解决方案可为客户提供高性能网络基础架构，支持10GbE 的服务器连接与一流的边缘连接设备。

瞻博网络HPC 网络解决方案包括两种HPC 集群支持。

一种解决方案是提供超低延迟和高密度10GbE 服务器接入连接，适用于在HPC 节点间需要10GbE 连接速度的客户。

第二种瞻博网络HPC 解决方案是基于最佳1GbE 连接的fabric ，更适用于需要1GbE 连接的更广泛HPC 应用。

网络中的瞻博网络Junos 操作系统，通过简化操作和部署模块化操作系统，可以在两种情况下显著提高网络操作的灵活性和可靠性。

10GbE 解决方案10GbE HPC 数据中心网络解决方案基于瞻博网络的 QFabric™技术，可在机架中提供超低延迟(ULL)，并在整个数据中心机架集群中支持高扩展性、完全可预测的低延迟传输。

瞻博网络10GbE HPC 数据中心网络解决方案提供超过6000个10GbE 端口的fabric 连接，并提供一个40GbE 平台，能够利用最多可由32个以太网链路组成的一个链路束来连接外部交换机。

瞻博网络10GbE HPC 数据中心网络解决方案由 QFX3500 Node(柜顶部署)、QFX3008 Interconnect 机箱和 QFX3100 Director 组成，能够提供业内领先、经济高效的HPC 集群连接支持。

通过实施瞻博网络HPC 数据中心解决方案，客户无需重新设计，就能够不断扩展其数据中心网络，并将关机次数降到最低。

瞻博网络HPC 生产型数据中心能够以模块化方式进行扩展，从而满足各个业务部门和计算应用的容量需求。

QFabric 系统在运行时就像一台机箱式交换机，能够提供单一交换机的简单性和单一网络的永续性。

所有柜项部署的QFX3500 Node 通过完全活跃的40GbE 链路最多可连接4个QFabric Interconnect 机箱。

服务器能够与一个或多个柜顶Node 保持活跃连接。

我们建议在每个服务器机架的柜顶部署一台QFX3500 Node ，以连接48台10GbE 服务器。

利用一根连接每台QFX3008 Interconnect 的40GB 光纤，柜顶的每台QFX3500 Node 最多能够连接 4 个 QFX3008 Interconnect 机箱，每个Node 的可用带宽总共可达160Gbps 。

同时，留出一些 QFX3500 Node 端口来连接HPC 集群外的设备和网络也很重要，因为这种连接只能基于QFabric Node 而非 QFabric Interconnect 。

每台QFX3008 Interconnect 提供16个插槽来安装具有8个40GbE 接口的线路卡，因而能够互连 128 台 QFX3500 Node ，另外，每台QFX3500 Node 能够连接4台QFX3008 Interconnect 机箱。

在这种配置下，整个HPC 集群可能支持6000多台10GbE 连接的集群服务器，同时超额开通率低至3:1。

该解决方案在减少服务器数量的同时，全面支持端到端的完全非阻塞式连接方案。

3D/EX8200 之间的连接图 1：数据中心的HPC 连接1GbE解决方案此网络布局提供一个主用/主用U型上行链路连接机制，支持冗余的主用/备用服务器NIC连接。

我们建议在每个服务器机柜顶部安装两台EX4200交换机，作为独立的集群交换配置的一部分，以便通过冗余接口将40台1GbE服务器连接到2台柜顶交换机。

如果一个EX4200集群交换配置（最多可支持500台HPC集群服务器）不够用，可以使用多台EX4200集群交换交换机连接最多两台EX8216（也连接成一个集群交换）。

每个EX4200集群交换配置可将一个8成员LAG中的8个10GbE上行链路，连接到两个EX8216集群交换成员。

为了留出足够多的可用交叉链路和上行链路端口，EX8216交换机应该只安装15个下行链路线路卡。

通过这种配置（其中所有的柜顶上行链路都为活动状态），我们最多可以将400台服务器通过8个活动的10GbE上行链路连接到汇聚交换机，从而利用完全的非阻塞硬件实现1:5的上行链路超额开通率。

如果使用一对瞻博网络EX8216以太网交换机，每个配15块线路卡，则下行链路的总数量将达到240个（留出一个线路卡用于交叉连接和服务连接）。

这种配置可有效支持最多12000台1GbE服务器的HPC数据中心集群。

瞻博网络MX系列3D通用边缘路由器可以在POD和各个位置之间实现无缝互连，这样一来，从运维角度看所有位置都是相似的，并能够根据需要保持L2或L3连接。

当然，POD之间的带宽特征将发生变化。

特性与优势• 每个POD可安装6000台或其倍数的10GbE服务器，也可安装12000台或其倍数的1GbE服务器，提供模块化的可扩展性和最优控制• 每个10GbE POD支持128个可安装48台服务器的机架• 每个1GbE POD连接支持30列，每列有10个可安装40台服务器的机架• 在整个解决方案中实现基于Junos OS的全面自动化和监控• 非阻塞ULL机架间连接，高达1.2Tbps• 上行链路超额开通率不超过3:1（非阻塞接入和核心）• PO D汇聚可支持128000个多播路由解决方案组件HPC数据中心解决方案总结瞻博网络能够为很多计算密集型行业中的高性能计算客户提供一流的解决方案，这些行业包括能源/公用事业、学术、娱乐、金融服务等等。

瞻博网络HPC数据中心网络解决方案以极具吸引力的价格提供优异的性能和功能，使企业能够非常轻松地充分利用其HPC集群的功能，而无需在集群有机扩展时重新设计或管理网络连接。

瞻博网络HPC数据中心网络基础架构具有独特的优势，企业能够利用它构建一个统一的数据中心，以实现多种业务功能，包括标准连接、存储网络和高性能通信，而无需为每种功能都部署独立的物理基础架构。

基于QFabric的HPC网络运行单一的Junos 操作系统，该操作系统在显著简化整个网络的管理和故障排查的同时，还能保持高可用性，最大程度减小故障域。

今天，客户在其HPC应用方面，能够安全地选择优于Infi niband和其它技术的QFabric。

文档编号：3510373-004-SC 2011年9月Copyright 2011, Juniper Networks, Inc. 版权所有，保留所有权利。

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