北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)
工程關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量,環(huán)境監(jiān)測
工程名稱：空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)
工程所屬單位：北京市環(huán)保檢測中心
技術(shù)提供:曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司
工程介紹
作為北京奧運(yùn)會的三大理念之一，“綠色奧運(yùn)”已經(jīng)成為了北京市民甚至所有華人都耳熟能詳?shù)囊粋詞語。為此，北京市環(huán)保檢測中心利用世行資金，委托美國PA咨詢公司和RTI研究所，開發(fā)北京市空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)。這套系統(tǒng)，需要一套完整的應(yīng)用于科學(xué)計算的并行計算機(jī)群服務(wù)器作為堅實(shí)的保障，因此，曙光TC4000機(jī)群成為了北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心的首選。
用戶需求
北京市環(huán)境監(jiān)測部門作為北京市環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)部門，是環(huán)境管理工作的重要基礎(chǔ)，也是2008年北京奧運(yùn)能否實(shí)現(xiàn)“綠色奧運(yùn)”的基礎(chǔ)部門。北京市環(huán)境保護(hù)檢測中心開發(fā)的這套空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)，主要運(yùn)行的是MM5氣象模型和Model-3(CMAQ)空氣污染擴(kuò)散模型。曙光公司全面分析了用戶的實(shí)際需求，本著從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)的原則，在系統(tǒng)管理的有序性、高效性、避免混亂的基礎(chǔ)上構(gòu)架出了面向高性能計算的曙光TC4000機(jī)群系統(tǒng)方案，并提出了“管理節(jié)點(diǎn)和計算節(jié)點(diǎn)分開”的設(shè)計思路。
分設(shè)管理節(jié)點(diǎn)和計算節(jié)點(diǎn)能夠充分利用計算節(jié)點(diǎn)的計算能力，將管理任務(wù)分配給管理節(jié)點(diǎn)，大大提高計算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算能力。而這一點(diǎn)恰恰符合了用戶對機(jī)群服務(wù)器的要求：具備大規(guī)？茖W(xué)計算能力，能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成中大規(guī)模的并行計算，同時具備良好的信息服務(wù)能力。
杰出的計算能力是滿足用戶需求的根本，性價比、安全性、可擴(kuò)展性都是用戶選擇產(chǎn)品所要考慮的因素。針對北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心的需求，曙光TC4000機(jī)群解決方案既能夠節(jié)省用戶的投資，又能夠保證產(chǎn)品的先進(jìn)性、可用性和高性價比。同時，系統(tǒng)支持動態(tài)擴(kuò)展，在系統(tǒng)性能需要提升時，可以很方便地進(jìn)行擴(kuò)展。
TC4000機(jī)群系統(tǒng)通過四套網(wǎng)絡(luò)(MYRINET計算網(wǎng)，千兆管理網(wǎng)，SKVM網(wǎng)。IIC監(jiān)控網(wǎng))將管理節(jié)點(diǎn)、計算節(jié)點(diǎn)以及控制設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備連接起來，組成了一個充滿活力的機(jī)群系統(tǒng)。其中，千兆管理網(wǎng)提供了絕大多數(shù)的管理功能及以外部連接，用戶可以通過千兆網(wǎng)絡(luò)連接到管理節(jié)點(diǎn)從而使用整個機(jī)群系統(tǒng)，同時，千兆管理網(wǎng)還能確保在MYRINET網(wǎng)出現(xiàn)故障時繼續(xù)提供不間斷的計算服務(wù)。此外，管理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用基于硬件采集的監(jiān)控系統(tǒng)，不占用系統(tǒng)資源，做到主板級的監(jiān)控。加之曙光獨(dú)有的SKVM網(wǎng)絡(luò)使得管理節(jié)點(diǎn)，用戶可以在幾百米以外對系統(tǒng)進(jìn)行管理。
北京市環(huán)境保護(hù)檢測中心需要一個并行計算集群來運(yùn)行北京市空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)，空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)內(nèi)主要運(yùn)行MM5氣象模型和Model-3（CMAQ）空氣污染擴(kuò)散模型。曙光公司全面分析了用戶的實(shí)際需求，根據(jù)實(shí)際的用戶需求，曙光公司制定出如下的方案設(shè)計原則：
·實(shí)際原則，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，遵照實(shí)際情況確定方案的選擇與實(shí)施。
·先進(jìn)原則，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)來建設(shè)一套完整的應(yīng)用于科學(xué)計算的集群系統(tǒng)。
·經(jīng)濟(jì)原則，系統(tǒng)采用廣泛應(yīng)用且具有良好性能價格比的產(chǎn)品，既考慮節(jié)省投資，又 保證產(chǎn)品的先進(jìn)性和可用性。
·安全原則，系統(tǒng)應(yīng)該受到嚴(yán)格的安全監(jiān)控，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
·擴(kuò)展原則，系統(tǒng)支持動態(tài)擴(kuò)展，在系統(tǒng)性能需要提升時，可以很方便地進(jìn)行擴(kuò)展。易管理原則，64個節(jié)點(diǎn)的機(jī)群服務(wù)器的管理必須非常簡便，可以保證系統(tǒng)管理的有序性，高效性，避免管理上的混亂。
依據(jù)以上設(shè)計原則，曙光公司設(shè)計出面向高性能計算的曙光TC4000集群系統(tǒng)方案。該集群系統(tǒng)由1個管理節(jié)點(diǎn)、4個計算節(jié)點(diǎn)、一套MYRINET網(wǎng)絡(luò)、一套千兆以太網(wǎng)絡(luò)、機(jī)柜系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、SKVM系統(tǒng)、硬件監(jiān)控系統(tǒng)以及其他附件組成。該集群系統(tǒng)通過四套網(wǎng)絡(luò)（MYRINET計算網(wǎng)，千兆管理網(wǎng)，SKVM網(wǎng)。IIC監(jiān)控網(wǎng)）將管理節(jié)點(diǎn)、計算節(jié)點(diǎn)以及控制設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備連接起來，組成了一個充滿活力的集群系統(tǒng)，這個集群系統(tǒng)具備以下幾個特點(diǎn)：
·管理節(jié)點(diǎn)和計算節(jié)點(diǎn)分開：能夠充分利用計算節(jié)點(diǎn)的計算能力，將管理任務(wù)分配給管理節(jié)點(diǎn)大大地提高了計算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算能力。
·千兆管理網(wǎng)絡(luò)：千兆以太網(wǎng)的作用是在MYRINET網(wǎng)出現(xiàn)故障的時候仍然能夠提供不間斷的計算服務(wù)，并且千兆以太網(wǎng)還提供了絕大多數(shù)的管理功能
·SKVM網(wǎng)絡(luò)：使得管理節(jié)點(diǎn)就像管理本地計算機(jī)一樣輕松，并且這樣的事情可以在幾百米以外完成。
·管理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)：采用基于硬件采集的監(jiān)控系統(tǒng)，不占用系統(tǒng)資源，做到主板級的監(jiān)控。
·提供千兆外部連接，用戶可以通過千兆網(wǎng)絡(luò)連接到管理節(jié)點(diǎn)從而使用整個集群系統(tǒng)。
子系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖：
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