Giải pháp Sẵn sàng cho Sản xuất Kỹ thuật số HPC với AMD EPYC thế hệ thứ 3 cho Siemens Simcenter STAR-CCM+

Tóm tắt điều hành

Sách trắng kỹ thuật này thảo luận về hiệu suất của Simcenter STAR-CCM+™ của Siemens trên máy chủ Dell EMC PowerEdge với bộ xử lý AMD EPYC™ thế hệ thứ 3. Thiết kế đã được xác thực của Dell Technologies này được thiết kế và định cấu hình dành riêng cho các ứng dụng kỹ thuật có sự trợ giúp của máy tính (CAE) rất quan trọng đối với việc phát triển sản phẩm ảo. Thiết kế đã được xác thực cho Sản xuất Kỹ thuật số HPC sử dụng phương pháp tiếp cận khối xây dựng linh hoạt để thiết kế hệ thống HPC, trong đó các khối xây dựng riêng lẻ có thể được kết hợp để xây dựng hệ thống HPC được tối ưu hóa cho khối lượng công việc và trường hợp sử dụng cụ thể.

Sản xuất Kỹ thuật số HPC Thiết kế đã được Xác thực này là một trong nhiều giải pháp trong danh mục giải pháp HPC của Dell Technologies.

Kiến trúc cho Thiết kế được xác thực này dành cho Sản xuất Kỹ thuật số HPC và mô tả về các khối xây dựng được trình bày trong Phần 2. Phần 3 mô tả cấu hình hệ thống, phiên bản phần mềm và ứng dụng cũng như các trường hợp thử nghiệm điểm chuẩn được sử dụng để đo lường và phân tích hiệu suất của Thiết kế đã được xác thực cho Sản xuất Kỹ thuật số HPC. Phần 4 trình bày hiệu suất chuẩn cho Simcenter STAR-CCM+.

 

Tổng quan

Thiết kế đã được xác thực cho Sản xuất Kỹ thuật số HPC được thiết kế bằng cách sử dụng các khối xây dựng được cấu hình sẵn. Kiến trúc khối xây dựng cho phép một hệ thống HPC được thiết kế tối ưu cho các yêu cầu cụ thể của người dùng cuối, trong khi vẫn sử dụng các đề xuất hệ thống theo miền cụ thể đã được tiêu chuẩn hóa. Các khối xây dựng có sẵn là máy chủ cơ sở hạ tầng, lưu trữ và khối xây dựng mạng. Đề xuất cấu hình được cung cấp cho từng khối xây dựng mang lại hiệu suất tốt cho các ứng dụng và khối lượng công việc điển hình trong miền sản xuất kỹ thuật số. Phần này mô tả các khối xây dựng có sẵn, cùng với các cấu hình máy chủ được đề xuất.

Với cách tiếp cận khối xây dựng linh hoạt này, các cụm HPC có kích thước phù hợp có thể được thiết kế dựa trên yêu cầu và khối lượng công việc của từng khách hàng.Hình 1hiển thị ba cụm HPC ví dụ được thiết kế bằng Thiết kế đã xác thực cho Sản xuất kỹ thuật số HPC.

Ví dụ Giải pháp Sẵn sàng cho Sản xuất Kỹ thuật số HPC

Hình 1. Giải pháp Ví ​​dụ cho Sản xuất Kỹ thuật số HPC

 

Máy chủ cơ sở hạ tầng

Máy chủ cơ sở hạ tầng được sử dụng để quản trị hệ thống và cung cấp quyền truy cập cho người dùng. Chúng thường không liên quan đến tính toán, nhưng chúng cung cấp các dịch vụ quan trọng đối với toàn bộ hệ thống HPC. Các máy chủ này được sử dụng làm nút đầu và nút đăng nhập. Đối với các cụm có kích thước nhỏ, một máy chủ vật lý duy nhất có thể cung cấp các chức năng quản lý hệ thống cần thiết. Máy chủ cơ sở hạ tầng cũng có thể được sử dụng để cung cấp dịch vụ lưu trữ bằng cách sử dụng NFS, trong trường hợp đó, chúng phải được cấu hình bằng ổ đĩa bổ sung hoặc mảng lưu trữ bên ngoài. Một nút đầu là bắt buộc đối với hệ thống HPC để triển khai và quản lý hệ thống. Nếu chức năng quản lý tính sẵn sàng cao (HA) được yêu cầu, thì cần có hai nút đầu. Các nút đăng nhập là tùy chọn và nên sử dụng một máy chủ đăng nhập cho mỗi 30-100 người dùng.

Cấu hình cơ sở được khuyến nghị cho các máy chủ cơ sở hạ tầng là:

  • Máy chủ Dell EMC PowerEdge R6515
  • Bộ vi xử lý AMD EPYC 7313P
  • 128GB RAM (8 x 16GB 3200 MTps DIMM)
  • Bộ điều khiển ĐỘT KÍCH PERC H345
  • 2 x 480GB Sử dụng hỗn hợp SATA SSD RAID 1
  • Doanh nghiệp Dell EMC iDRAC
  • 2 bộ nguồn 550W
  • NVIDIA ® ConnectX ® -6 InfiniBand ® HCA (tùy chọn)

Cấu hình cơ sở đề xuất cho máy chủ cơ sở hạ tầng được mô tả như sau. Máy chủ PowerEdge R6515 phù hợp với vai trò này. Các cụm HPC điển hình sẽ chỉ yêu cầu một vài máy chủ cơ sở hạ tầng; do đó, mật độ không phải là một ưu tiên, nhưng khả năng quản lý là quan trọng. Bộ xử lý AMD EPYC 7313P, với 16 lõi trên mỗi ổ cắm, phù hợp với vai trò này. Nếu máy chủ cơ sở hạ tầng sẽ được sử dụng cho các tác vụ sử dụng nhiều CPU, chẳng hạn như biên dịch phần mềm hoặc xử lý dữ liệu, thì một bộ xử lý có khả năng cao hơn có thể phù hợp. 128GB RAM được cung cấp bởi tám DIMM 16GB cung cấp đủ dung lượng bộ nhớ, đồng thời cung cấp băng thông bộ nhớ tốt. Những máy chủ này dự kiến ​​sẽ không thực hiện nhiều I/O, nhưng độ tin cậy là rất quan trọng, vì vậy nên sử dụng hai ổ SSD SATA sử dụng hỗn hợp trong cấu hình RAID1 cho hệ điều hành. Đối với các hệ thống nhỏ (thường là bốn nút hoặc ít hơn), mạng Ethernet có thể cung cấp đủ hiệu suất ứng dụng. Đối với hầu hết các hệ thống khác, HDR InfiniBand có thể là kết nối dữ liệu được lựa chọn, cung cấp kết cấu thông lượng cao, độ trễ thấp để liên lạc giữa các nút hoặc truy cập vào Thiết kế được xác thực cho Bộ lưu trữ HPC.

Máy chủ điện toán

Máy chủ điện toán cung cấp tài nguyên điện toán cho hệ thống HPC. Các máy chủ này được sử dụng để chạy khối lượng công việc kỹ thuật như Simcenter STAR-CCM+. Cấu hình tốt nhất cho máy chủ điện toán phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể đang được sử dụng và các yêu cầu mô phỏng. Do cấu hình tốt nhất có thể khác nhau đối với từng trường hợp sử dụng nên một bảng các tùy chọn đề xuất được cung cấp phù hợp với các máy chủ này. Có thể chọn một cấu hình cụ thể để phù hợp với yêu cầu của khối lượng công việc và trường hợp sử dụng. Các tiêu chí liên quan cần xem xét trước khi chọn cấu hình máy chủ điện toán được thảo luận trong chương hiệu suất ứng dụng của tài liệu này. Các tùy chọn cấu hình đề xuất cho máy chủ điện toán được cung cấp trong Bảng 1.

Đối với các máy chủ làm mát bằng không khí, nền tảng máy chủ và cấu hình hệ thống xác định các yêu cầu về nhiệt độ môi trường của trung tâm dữ liệu. Bạn nên xem lại các thông số kỹ thuật của máy chủ để xác minh rằng nhiệt độ xung quanh trung tâm dữ liệu tuân thủ các giới hạn nhiệt độ hoạt động của cấu hình máy chủ mong muốn

Bảng 1. Tính toán các tùy chọn cấu hình máy chủ     

nền tảng

Dell EMC PowerEdge R6525
Dell EMC PowerEdge C6525

bộ vi xử lý

Dual AMD EPYC 7443 (24 lõi trên mỗi ổ cắm)
Dual AMD EPYC 7513 (32 lõi
trên mỗi ổ cắm) Dual AMD EPYC 7543 (32 lõi trên mỗi ổ cắm)
Dual AMD EPYC 7643 (48 lõi trên mỗi ổ cắm)
Dual AMD EPYC 7713 (64 lõi trên mỗi ổ cắm)

Tùy chọn bộ nhớ

256 GB (DIMM 16 x 16GB 3200 MTps)
512 GB (DIMM 16 x 32GB 3200 MTps)

Tùy chọn lưu trữ

1 x 480GB SSD SATA sử dụng hỗn hợp

iDRAC

iDRAC9 Doanh nghiệp (R6525)
iDRAC9 Express (C6525)

nguồn điện

2 x 800W PSU (R6525)
2 x 2400W PSU (C6525)

mạng

NVIDIA ConnectX-6 InfiniBand HCA

Kho

Dell Technologies cung cấp một loạt các giải pháp lưu trữ HPC và mục đích chung. Để biết tổng quan chung về danh mục giải pháp HPC của Dell Technologies. Thông thường có ba tầng lưu trữ cho HPC: lưu trữ sơ bộ, lưu trữ hoạt động và lưu trữ lưu trữ, khác nhau về kích thước, hiệu suất và độ bền.

Lưu trữ đầu có xu hướng tồn tại trong suốt thời gian của một mô phỏng. Nó có thể được sử dụng để chứa dữ liệu tạm thời không thể nằm trong bộ nhớ chính của hệ thống điện toán do không đủ dung lượng bộ nhớ vật lý. Các ứng dụng HPC có thể được coi là “I/O bị ràng buộc” nếu quyền truy cập vào bộ lưu trữ cản trở tiến trình mô phỏng. Đối với các khối lượng công việc HPC này, giải pháp tiết kiệm chi phí nhất thường là cung cấp đủ bộ nhớ cục bộ được gắn trực tiếp trên các nút điện toán. Đối với những trường hợp mà ứng dụng có thể yêu cầu một hệ thống tệp dùng chung trên toàn cụm máy tính, hệ thống tệp dùng chung hiệu suất cao có thể phù hợp hơn là dựa vào bộ lưu trữ được gắn trực tiếp cục bộ. Thông thường, việc sử dụng bộ lưu trữ cục bộ được gắn trực tiếp mang lại hiệu suất/giá tổng thể tốt nhất và được coi là phương pháp hay nhất cho hầu hết các mô phỏng kỹ thuật có sự trợ giúp của máy tính (CAE). Vì lý do này, bộ nhớ cục bộ được bao gồm trong các cấu hình đề xuất với hiệu suất và dung lượng phù hợp cho nhiều khối lượng công việc sản xuất. Nếu các yêu cầu về khối lượng công việc dự kiến ​​vượt quá hiệu suất và dung lượng được cung cấp bởi các cấu hình lưu trữ cục bộ được đề xuất, thì cần lưu ý đến kích thước lưu trữ đầu một cách thích hợp dựa trên khối lượng công việc.

Lưu trữ hoạt động thường được định nghĩa là lưu trữ được sử dụng để duy trì kết quả trong suốt thời gian của dự án và dữ liệu khác, chẳng hạn như thư mục chính, sao cho dữ liệu có thể được truy cập hàng ngày trong một thời gian dài. Thông thường, dữ liệu này bao gồm các tệp đầu vào và kết quả mô phỏng, có thể được chuyển từ bộ lưu trữ ban đầu, thường là theo cách tuần tự hoặc từ người dùng phân tích dữ liệu, thường là từ xa. Vì dữ liệu này có thể tồn tại trong một thời gian dài nên một số hoặc tất cả dữ liệu có thể được sao lưu theo định kỳ, trong đó khoảng thời gian được chọn dựa trên sự cân bằng chi phí để lưu trữ dữ liệu hoặc tạo lại dữ liệu nếu cần. Dữ liệu lưu trữ được giả định là tồn tại trong một thời gian rất dài và tính toàn vẹn của dữ liệu được coi là rất quan trọng. Đối với nhiều hệ thống HPC khiêm tốn, việc sử dụng bộ lưu trữ dữ liệu lưu trữ doanh nghiệp hiện có có thể có ý nghĩa nhất, vì khía cạnh hiệu suất của dữ liệu lưu trữ có xu hướng không cản trở các hoạt động của HPC. Kinh nghiệm của chúng tôi khi làm việc với khách hàng cho thấy rằng không có giải pháp lưu trữ và vận hành ‘một kích thước phù hợp với tất cả’. Nhiều khách hàng dựa vào bộ lưu trữ doanh nghiệp của công ty họ cho mục đích lưu trữ và khởi tạo một hệ thống lưu trữ vận hành hiệu suất cao dành riêng cho môi trường HPC của họ.

Bộ nhớ hoạt động thường có kích thước dựa trên số lượng người dùng dự kiến. Đối với ít hơn 30 người dùng, một máy chủ lưu trữ duy nhất, chẳng hạn như Dell PowerEdge R7515 thường là một lựa chọn thích hợp. Một máy chủ lưu trữ được trang bị phù hợp có thể là:

  • Máy chủ Dell EMC PowerEdge R7515
  • Bộ vi xử lý AMD EPYC 7313P
  • 128GB RAM (8 x 16GB 3200 MTps DIMM)
  • Bộ điều khiển ĐỘT KÍCH PERC H745
  • 2 x 240GB SSD SATA Sử dụng Hỗn hợp trong RAID-1 (Dành cho HĐH)
  • Ổ cứng NLSAS 12 x 12TB 3,5 inch trong RAID-6 (dành cho dữ liệu)
  • Doanh nghiệp Dell EMC iDRAC9
  • 2 bộ nguồn 750W
  • NVIDIA ConnectX-6 InfiniBand HCA (tùy chọn)
  • Bộ điều hợp Ethernet tốc độ cao (tùy chọn)

Cấu hình máy chủ này sẽ cung cấp 144TB dung lượng lưu trữ thô. Đối với những khách hàng mong đợi từ 25-100 người dùng, một giải pháp lưu trữ hoạt động, chẳng hạn như NAS mở rộng Dell EMC PowerScale A200 có thể phù hợp.

Đối với những khách hàng mong muốn một hệ thống tệp song song hiệu suất cao được chia sẻ, giải pháp Lưu trữ PixStor Thiết kế được xác thực cho HPC được hiển thị trongHình 2là phù hợp. Giải pháp này có thể mở rộng quy mô lên tới nhiều petabyte dung lượng lưu trữ.

Hình 2. Thiết kế đã được xác thực cho Bộ lưu trữ PixStor