基于高性能运算PC集群综合优化技术的分析

孙磊

摘 要 PC集群的高性能运算可提高地震资料的处理速度，而如何进一步优化，提升其应用性能，已经成为业界关注的焦点。本文是以应用软件为载体，从数据处理、定位等方面提出优化方案，引入不同的技术，以优化系统的处理，加快处理速度，进而实现PC集群优化的目标。

关键词 高性能运算；PC集群；系统优化

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0132-02

随着计算机技术的发展，PC集群在多个领域多有应用，特别是在军事、国防等领域的应用，可加快这些行业的发展。以石油勘探地震资料处理为例，是PC集群主要应用的领域，其使用量不断增加，加快了PC集群的发展，并优化了各关键零部件的使用。

1 高性能运算PC集群综合优化的技术方案

PC集群是为需要运用高性能运算行业提供服务，可以从中总结各行各业的特点，满足其基础所需，只是其侧重于不同的方面，特别是对于石油勘探地震资料的处理，可以满足大量数据快速运算的要求，但厂家在这方面的考虑还有待加强。其只是根据整合行业的选择，或是自己以往的工作经验，选择使用的系统，而PC集群系统有多个技术原理，需使用不同设备，厂家选择的系统很少可以直接与地震资料处理的软件匹配，且需求并不一致。所以，系统应用后需要二次调试，优化性能，根据对应软件提出的要求，从硬件平台与系统入手，把硬件设备的特性作为前提，搜集运行数据，找到运行效率无法提升的限制，由此给出系统性能提升的方案，再根据方案内容，调整硬件，均衡配置，进一步开发程序，使地震资料的处理达到最优，提升PC集群的性能[1]。

根据PC集群应用的特点，以及硬件与系统性能的开发，其优化包括以下几方面，有网络交换、节点配置的升级、BIOS参数调优、系统服务等，加以优化。

2 高性能运算PC集群综合优化的技术落实

2.1 网络交换与系统服务

2.1.1 网络交换

现在用于地震资料计算的PC集群系统构成的计算机，共有123个计算节点，每个管理节点和I/O节点，都是用网络交换机实现交换，而数个计算节点均匀分布在多个刀片中心上，平均每个刀片中心有14个计算节点。但因为受到技术的影响，每个刀片中心只可以用1个网络模块处理信息，共用4个千兆的网络宽带。基于該系统对处理评价做出综合性的分析后，得出其瓶颈是网络运行受到阻碍，且数据交换也不易进行，降低了PC集群的性能。其优化方案为：把网络直通模块升级。即对系统内的部分零件进行调整，以刀片中心电力正常供应为前提，使用新的网络直通模块，运用网络直通技术，确保任意一个刀片上的千兆节点都可以提速，从原有的286Mb/s提升为1 000Mb/s，优化数据传输性能，消除网络瓶颈。

升级核心网络交换机。网络模块实现升级后，原有核心网络交换机的性能已无法满足运行需求，特别是端口的密度与背板的带宽，故经过分析，可以用Foundry RX16代替Cisco4506，以实现网络升级，增加网络的背板带宽，加快数据传输的速度。

2.1.2 系统服务

PC集群内各个节点的在系统内的使用，是以优化系统运行为前提，对功能进行定制，再完成安装。即根据系统的对功能的要求，除必要的管理节点外，把I/O与计算所需的节点按照字符模式的方式排列，并设置为默认启动，同时，减少虚拟控制台的操作，从多个终端中选择一个虚拟终端，以减少资源的过度使用。另其可以把不需要的服务关闭[2]。

2.2 节点配置与BIOS参数

2.2.1 节点配置

处理地震资料的软件有 Omega、Geocluster等，这些软件中，某些运算模块需优化节点的功能，有特殊要求。以Omega为例，其分析并处理地震信息时，对于叠前时间偏移模块的处理，需要大量的内存，而运行地表一致性类工作的模块时，除了需要较大的内存，同时也需容量较大的内置磁盘。而Geocluster运行时，与Omega提出的要求基本相同，但它叠前深度偏移模块操作的过程中，要求加快数据传输的速度，对传输速度提出了更高的要求。所以，PC集群是预先了解处理板块与模块的要求，把某些节点升级，其主要包括I/O与计算节点的内存，以及计算节点的内置磁盘。这两个节点的配置与功能提升后，可优化网络吞吐以及系统的运算，能够从大量的数据中快速分拣信息，加快了不同节点的处理速度，做到同时运行大量的数据，减少了小型作业的开展，缩短了系统对信息的处理时间，提升效率。

2.2.2 BIOS参数

对于系统内BIOS参数的分析，可从众多参数中选择可能造成系统瓶颈的参参数进行调试，比如预取相邻缓存和硬件预取参数，前者的参数可以由Enabled变为Disabled，其调试后，能够在处理器运行过程中，另外得到一个缓存线路，字节容量为64字节，处理器需要新的缓存空间后，64字节缓存即可供处理器使用，避免出现缓存延迟。以Enabled为参数，供处理器使用的缓存路线既包括现有路线，又有新的路线，但Disabled则是只能用现有的路线，故把硬件预取参数中的Disabled变为Enabled，可控制这一参数内存向二级缓存发出的命令，以及不同硬件数据的预取，即用Enabled操作，可用系统对二级缓存发出指令，而Disabled不可以做到这一点。

对BIOS参数的调优，可减少系统资源的使用，使系统的运行保持稳定，并可以适当放宽系统性能需要使用的指标。

除了上数量两点的优化外，也需要对存储系统层进行优化。软件或系统对地震信息进行处理后，需把处理后的信息存放到指定地点，而该层是以SAN结构为主要架构，把储存系统层方分成不同的层次，各自有相应的等级，逐级管理，同时，数据可根据实际所需，在多个设备中不断转移。由此，可对此层次的优化进行管理，保持数据传输通道的通畅，并在各层留下一定的储存空间，为功能进一步拓展留下余地，故可使用HP XP24000、HDS AMS1000存储系统，保证所有信息可以在线阅览，优化计算平台的处理。

3 结论

本文先论述了高性能运算PC集群综合优化的技术方案，而后从网络交换与系统服务、节点配置与BIOS参数以及存储系统层几方面提出系统优化的方案，并给出实施措施，如此，可优化对地震资料的处理，提高系统、软件运行的效率。

参考文献

[1]付喜春.基于多架构PC集群监控系统结构设计[J].信息技术，2013（9）：96-99，103.

[2]赵胜平，王志杰，赵萍萍，等.应用xcat在PC集群上安装地震资料处理系统后遇到的问题与对策[J].物探装备，2012（6）：371-375.endprint