去年月最新公布的第三十次全球超級計算機排行榜上微軟系統只占據了區區套遠不及Linux的套但作為軟件行業的巨頭微軟自然不會輕易放棄這塊高端陣地於是月日WHS在這個時間走進了我們的視野 [查閱更多關於Server 的專題文章]
Windows HPC Server （WHS）是現有Windows Computer Cluster Server （WCCS）的繼任者基於Windows Server bit系統核心它能提供新的高速網絡高效靈活的集群管理工具面向服務的體系結構(SOA)工程進度安排支持合作伙伴的集群文件系統可用於計算流體力學水利樞紐模擬等大規模並行項目或BLAST蒙特卡羅模擬等復雜的並行項目
WHS為主流高性能計算帶來了一股新的力量其統一的管理部署界面可以幫助大型小型計算機群集有效降低部署的復雜度並且提供了一個全新的簡單高效的管理體驗來提升群集管理員的生產率
從WCCS 到WHS
回想在年用戶要想使用 G的計算能力大概要花費千萬美元而如今相同級別的計算水平早已普遍應用於普通的X計算機之中相應的花銷更是下降到千美元左右成本的大幅下降使得超級計算在硬件方面的開銷已經下降到了個人桌面計算機的水平
但應用HPC群集的最大障礙主要來自於其復雜的部署過程以及一旦部署完成還要面對的維護挑戰在HPC全面普及之前它必須成為組織中主流的IT架構的一部分群集需要像管理和部署現有的架構的一部分一樣的簡單方便同時需要對終端用戶更加的透明並且無縫集成而對於開發人員來說他們能夠使用相同的部署工具和技術在多核處理器上或者是多個計算機上編寫相應的程序
在最初的WCCS中微軟已經展現了其在商業主流高性能計算方面的能力基於Windows Server x 的WCCS 提供了一套完整的集成的群集環境包括操作系統工作調度程序 Message Passing Interface v (MPI) 支持 以及群集管理和監控組件等WCCS整合了群集部署以及管理方面的活動目錄服務以及Windows Server 的常用工具並且可以使用微軟管理控制台（MMC）工具實現簡單部署計算機節點和中心管理從而大大降低用戶使用HPC的復雜度
作為WCCS的第二個版本Windows HPC Server 則是一個基於Windows Server 操作系統的 x版本這款產品將會支持更大的部署環境通過一個全新的調度程序全面超越上一款產品同時也支持Windows Server 中全新的Windows 部署技術以及一個包含支持全新網絡路徑的更快的Microsoft Message Passing Interface (MSMPI) 接口和一個建立在System Center用戶界面（UI）上的全新的管理界面這個工具還支持Windows PowerShell作為其首選的腳本語言在WHS中頭結點借助 Windows Server 故障轉移服務為群集的故障轉移和冗余實現了 Microsoft SQL Server的故障恢復能力
WHS與其它微軟產品的整合也更好的提升了HPC的生產效率同時增強了終端用戶的使用體驗這其中就包括與Microsoft Office SharePoint Server 以及Windows Workflow Foundation的聯合使用以及能夠更好增強管理有效性的Microsoft System Center 解決方案通過與 Windows Communication Foundation (WCF)的整合WHS使得服務導向架構（SOA）應用程序的開發者更好的利用HPC解決方案提供的全新力量
WHS的四大創新特性
部署WHS時微軟將重點集中在四個關鍵的區域上分別是系統管理工作計劃網絡和MPI以及存儲新版本中包括
——系統管理
基於System Center UI 架構的全新管理平台整合了群集管理中的每個方面
節點組允許管理員可以分類並且在計算機節點上批操作
實時監控圖允許用戶輕松的查看群集的最新狀態
使用Windows PowerShell 以及其它命令行工具實現群集的腳本化控制
多頭節點的高可用性
使用Windows部署服務增強計算節點的儲備
內建對於群集寬度更新的支持
內建系統錯誤診斷功能
內建群集報告功能
擴展報告允許使用例如SQL Server 分析服務的外部數據庫工具來完成工作計劃分析
System Center Operations Manager 管理包
——工作計劃安排
與 Windows Communication Foundation (WCF)的整合 WHS使得服務導向架構（SOA）應用程序的開發者更好的利用HPC解決方案提供的全新力量
工作計劃間隔取決於處理器內核處理器插槽以及計算節點的水平
對於大型群集的性能增強
工作計劃數據庫支持外部數據庫
全新的工作計劃策略
支持基於HPC的策略接口
——網絡和 MPI
網絡引導為MPI應用程序提供了顯著的RDMA網絡性能提升
改進的網絡配置向導
為多核服務器提供的全新的共享存儲MSMPI執行
MSMPI 與Windows 的事件跟蹤整合在一起
——存儲
Windows Server 支持改進的iSCSI SAN
Windows Server 支持 Server Message Block (SMB) v
全新的文件系統支持以及高性能存儲需要的群集供應商合作伙伴
全新的存儲緩存供應商合作伙伴
WHS的硬件需求
對於WHS來說其最低的硬件需求與Windows Server x標准版本的操作系統所需的硬件條件基本相同WHS支持最多 GB 的內存所支持的處理器包括AMD OpteronAMD Athlon Intel Xeon with Intel EMT和Intel Pentium with Intel EMT
硬件
需求
CPU
使用Intel Pentium位架構的處理器或者使用 Intel Extended Memory 技術的 (EMT) 的 Xeon處理去; AMD Opteron 家族的處理器 AMD Athlon 家族的處理器 或其它兼容的處理器
RAM
MB
多處理器支持
WHS和 Windows Server 標准版服務器都支持最多四個處理器 Windows Server 企業版則最多支持到八個處理器
安裝最小硬盤空間
GB
磁盤卷
頭節點和計算機節點需要一個單獨的系統卷支持RAID卷但不是必須使用系統卷必須是 MBR分區格式而其它卷可以是 MBR 或者 GPT格式
網絡接口卡
至少有一個網絡接口卡 (NIC)如果存在私網那麼頭節點要求至少兩個NIC同時計算節點也需要至少一個每個節點可能都需要一個高速的NIC用於信息傳遞接口（MPI）網絡
WHS的軟件需求與部署
WHS的頭節點和計算節點可以是Windows Server x的標准版操作系統或Windows Server x 企業版工作調度程序使用 Microsoft SQL Express 作為它的知識庫除了SQL Express 以外現有的 SQL Server 或者 SQL Server 安裝程序也可以使用而頭節點故障轉移群集則要求SQL Server 標准版或者企業版
一個管理員控制台以及一個工作計劃調度用戶控制台組件將會自動安裝在計算機群集的頭節點上當然這些組件也可以安裝在允許遠程管理群集的其它計算機上或者降級為客戶計算機上的工作任務而支持這些遠程安裝組件的操作系統有
· Windows Server Service Pack (SP) 或者 R
· Windows Server
· Windows XP Professional Service Pack (SP)
· Windows XP Professional x Edition
· Windows Vista Business Enterprise 以及 Ultimate 版本解決方案架構
WHS由一系列群集服務器組成其中包括一個單獨的頭節點 以及一個或者多個計算節點(見圖)頭節點通過Windows Server 高可用性服務器和SQL Server群集控制台和仲裁服務器來訪問群集資源並且實現了對於計算節點的單點管理部署以及工作計劃調度WHS也可以通過現在的活動目錄架構在安全賬戶管理以及多系統管理方面使用例如Microsoft System Center Operations Manager 這樣的微軟工具
圖 : 一個典型的 WHS網絡模型
WHS的安裝過程包括在頭節點上安裝操作系統加入活動目錄域然後安裝Compute Cluster Pack
在用戶第一次開啟管理控制台時一個任務清單上會為用戶展現計算機群集必須要完成的配置這些步驟中包括 定義網絡拓撲配置自動部署為群集添加計算節點等WHS使用 Windows Server 的部署服務角色來部署計算節點
HS提供了節點模版這種簡便的方法可以定義用戶計算節點上需要的配置而Windows 部署服務的一個簡便的界面幫助用戶管理全部的節點或者是群集的一個節點組並且跟蹤部署的處理過程WHS管理工具包括一個診斷測試利用這個測試管理員可以檢測群集的連接故障節點負載以及工作計劃狀態
小結
隨著硬件成本的降低以及管理部署技術的簡化 高性能計算的發展越來越引人注目根據IDC公司市場調研報告顯示在年只有%左右或者台處理器安裝HPC系統而在去年就有大約台或者超過%的處理器安裝了這類系統目前Altair Engineering IncCluster Resources IncPlatform Computing等多家相關行業企業都已宣布支持WHS而PanasasQuantum Corp StorNextHP PolyServeSanbolic的集群文件系統均得到該系統的支持IBM的IBM GPFS也將在不久後加入這一行列
最新的WHS集群服務器為並行應用程序創建了開發環境也使客戶在現有的環境中更容易的集成應用程序正像微軟的HPC總經理Kyril Faenov說的HPC系統會幫助商業伙伴達到一個更廣闊的層面
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