北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)
工程關鍵詞：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
技術提供:曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司
工程介紹
作為北京奧運會的三大理念之一，“綠色奧運”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)，需要一套完整的應用于科學計算的并行計算機群服務器作為堅實的保障，因此，曙光TC4000機群成為了北京市環(huán)境保護監(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)境保護系統(tǒng)的技術部門，是環(huán)境管理工作的重要基礎，也是2008年北京奧運能否實現(xiàn)“綠色奧運”的基礎部門。北京市環(huán)境保護檢測中心開發(fā)的這套空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)，主要運行的是MM5氣象模型和Model-3(CMAQ)空氣污染擴散模型。曙光公司全面分析了用戶的實際需求，本著從實際應用出發(fā)的原則，在系統(tǒng)管理的有序性、高效性、避免混亂的基礎上構(gòu)架出了面向高性能計算的曙光TC4000機群系統(tǒng)方案，并提出了“管理節(jié)點和計算節(jié)點分開”的設計思路。
分設管理節(jié)點和計算節(jié)點能夠充分利用計算節(jié)點的計算能力，將管理任務分配給管理節(jié)點，大大提高計算節(jié)點的運算能力。而這一點恰恰符合了用戶對機群服務器的要求：具備大規(guī)模科學計算能力，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)境保護監(jiān)測中心的需求，曙光TC4000機群解決方案既能夠節(jié)省用戶的投資，又能夠保證產(chǎn)品的先進性、可用性和高性價比。同時，系統(tǒng)支持動態(tài)擴展，在系統(tǒng)性能需要提升時，可以很方便地進行擴展。
TC4000機群系統(tǒng)通過四套網(wǎng)絡(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、計算節(jié)點以及控制設備和監(jiān)控設備連接起來，組成了一個充滿活力的機群系統(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)絡連接到管理節(jié)點從而使用整個機群系統(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。此外，管理監(jiān)控網(wǎng)絡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。加之曙光獨有的SKVM網(wǎng)絡使得管理節(jié)點，用戶可以在幾百米以外對系統(tǒng)進行管理。
北京市環(huán)境保護檢測中心需要一個并行計算集群來運行北京市空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)，空氣質(zhì)量決策支持系統(tǒng)內(nèi)主要運行MM5氣象模型和Model-3（CMAQ）空氣污染擴散模型。曙光公司全面分析了用戶的實際需求，根據(jù)實際的用戶需求，曙光公司制定出如下的方案設計原則：
·實際原則，從實際應用出發(fā)，遵照實際情況確定方案的選擇與實施。
·先進原則，利用先進的計算機技術來建設一套完整的應用于科學計算的集群系統(tǒng)。
·經(jīng)濟原則，系統(tǒng)采用廣泛應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)品的先進性和可用性。
·安全原則，系統(tǒng)應該受到嚴格的安全監(jiān)控，保證系統(tǒng)的正常運行。
·擴展原則，系統(tǒng)支持動態(tài)擴展，在系統(tǒng)性能需要提升時，可以很方便地進行擴展。易管理原則，64個節(jié)點的機群服務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)以上設計原則，曙光公司設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、4個計算節(jié)點、一套MYRINET網(wǎng)絡、一套千兆以太網(wǎng)絡、機柜系統(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（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、計算節(jié)點以及控制設備和監(jiān)控設備連接起來，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：
·管理節(jié)點和計算節(jié)點分開：能夠充分利用計算節(jié)點的計算能力，將管理任務分配給管理節(jié)點大大地提高了計算節(jié)點的運算能力。
·千兆管理網(wǎng)絡：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，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：使得管理節(jié)點就像管理本地計算機一樣輕松，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：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)絡連接到管理節(jié)點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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