CN105979747B - 一种开放式的hpc计算节点 - Google Patents

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Abstract

一种开放式的HPC计算节点，包括安装架，所述安装架包括多个立柱、与多个立柱连接且沿竖直方向排布的多个水平单元，每个水平单元包括在同一个水平面内并排设置的多个框体，每个框体内可拆卸的安装有一个节点电路板，所述节点电路板上设置有2个PCI‑E*16的标准插槽以及1个用于配置不同PCI‑E转接卡的PCI‑E*32的非标准插槽。本发明可以灵活的将HPC集群中一部分计算节点单独运到不同房间使用；且每个节点电路板上设置有2个PCI‑E*16的标准插槽以及1个PCI‑E*32的非标准插槽，非标准插槽可以通过插接PCI‑E转接卡支持各种非标准加速卡。

Description

一种开放式的HPC计算节点
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种开放式的HPC计算节点。
背景技术
高性能计算(High-Performance Computing)是计算机科学的一个分支，它致力于开发超级计算机，研究并行算法和开发相关软件。高性能集群主要用于处理复杂的计算问题，应用在需要大规模科学计算的环境中，如天气预报、石油勘探与油藏模拟、分子模拟、基因测序等。在高性能计算(HPC)中分为6类节点：用户节点、控制节点、管理节点、存储节点、安装节点、计算节点。计算节点是整个集群系统的计算核心，它的功能就是执行计算。
其中，计算节点普遍是采用封闭式带机箱的标准服务器以及标准的服务器机柜，特别是高校的HPC实验室的计算节点。高校的HPC实验室作为实验环境，和普通生产系统有着本质意义上区别，设计时必须充分考虑软硬件实验所需要的开放性、灵活性和易操作性。经常需要在计算节点上增加适合不同计算类型的加速卡，比如GPU加速卡或者学校自研的加速卡；经常需要将集群中的一部分计算节点单独运到不同的房间。由于高校HPC实验室的计算节点普遍是采用封闭式带机箱的标准服务器，使得为了满足某类加速卡，需要重新购买计算节点或者根本没有能支持学校自研板卡的标准服务器，并且用标准机柜组成的HPC集群也无法将其中一部分计算节点单独运到不同房间。因此高校HPC实验室这类用户需要一种能完全适应各种标准或非标加速板卡，并且能够方便地将部分计算节点连同部分机架一起移动到不同的房间，通过连接房间内电源插头获取电源，并组成小规模并行计算系统，运行科学计算应用的计算节点。而现有的计算节点不能完全支持所有标准接口加速卡或者高校自研开发的加速卡。不能灵活的将HPC集群中一部分计算节点单独运到不同房间使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种开放式的HPC计算节点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种开放式的HPC计算节点，包括安装架，所述安装架包括多个立柱、与多个立柱连接且沿竖直方向排布的多个水平单元，每个水平单元包括在同一个水平面内并排设置的多个框体，每个框体内可拆卸的安装有一个节点电路板，所述节点电路板上设置有2个PCI-E*16的标准插槽以及1个用于配置不同PCI-E转接卡的PCI-E*32的非标准插槽。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，立柱数量为四个，每个水平单元包括一个矩形边框和多个与矩形边框的宽度方向平行的隔离件，多个所述隔离件将矩形边框分割形成多个所述框体，矩形边框在四个拐角处与四个立柱连接，所述立柱以及矩形边框均开设有用于走线的线槽；所述节点电路板呈矩形，每个节点电路板的长度方向的两侧开设有葫芦孔，每个所述框体的长度方向的两侧设置有与葫芦孔对应的挂栓。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，所述节点电路板的宽度方向的一侧设置有一在安装或者卸载所述节点电路板时用于推拉的把手。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，所述节点电路板上靠近所述把手的一端并排设置有节点电源以及硬盘模块。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，所述节点电源包括一个通过螺栓可拆卸的固定在所述节点电路板上的电源安装盒，所述电源安装盒内容置有至少一个电源模块，所述硬盘模块包括设置在所述电源安装盒的一侧的安装底盘，所述安装底盘上层叠设置两个3.5寸或者4个2.5寸的硬盘。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，所述节点电源以及所述硬盘模块的远离所述把手的一侧设置有一主板，所述主板与所述节点电源以及所述硬盘模块之间的具有一定的间隔距离。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，所述主板的远离所述节点电源的一端设置有多个风扇孔和与多个风扇孔正对设置且朝向所述节点电源以及所述硬盘模块的导风机构。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，所述主板的靠近所述节点电源的一端的两侧分别设置一个标准插槽和一个板卡插槽，板卡插槽的外侧并排设置所述非标准插槽，所述导风机构的一侧设置另一个标准插槽，所述标准插槽、非标准插槽、板卡插槽的槽口均向上。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，所述安装架的底部设置有多个万向轮。
在本发明所述的开放式的HPC计算节点中，每个水平单元对应的节点电路板的数量为四个，立柱数量为四个，所述水平单元的数量为六个，每个水平单元包括一个矩形边框，其中两个所述水平单元的矩形边框上各设置一个14口的PDU，其中一个所述水平单元的矩形边框上设置有一个与两个14口PDU连接的220V/10A电源接入口，其中一个所述水平单元的下方设置有一个与四个立柱连接的水平安装板，所述水平安装板上安装有一交换机。
实施本发明的开放式的HPC计算节点，具有以下有益效果：本发明将HPC计算节点设计为开放式的，利用安装架在水平方向和竖直方向上合理布局多个节点电路板，且多个节点电路板可拆卸的安装在框体内，用户可以根据需要选择节点电路板的数量，灵活的将HPC集群中一部分计算节点单独运到不同房间使用；且每个节点电路板上设置有2个PCI-E*16的标准插槽以及1个PCI-E*32的非标准插槽，非标准插槽可以通过插接PCI-E转接卡支持各种非标准加速卡。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的开放式的HPC计算节点的一个具体实施例的结构示意图；
图2是图1中的四个节点电路板的俯视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的开放式的HPC计算节点包括一个安装架，所述安装架包括多个立柱、与多个立柱连接且沿竖直方向排布的多个水平单元，每个水平单元包括同一个水平面内并排设置的多个框体，每个框体内可拆卸的安装有一个节点电路板，所述节点电路板上设置有2个PCI-E*16的标准插槽以及1个用于配置不同PCI-E转接卡的PCI-E*32的非标准插槽。其中的2个PCI-E*16的标准插槽可以支持主流的单宽或双宽的标准加速卡，其中的1个PCI-E*32的非标准插槽可以通过配置不同的PCI*E转接卡用于支持各种非标加速卡。
由于本发明将HPC计算节点设计为开放式的，利用安装架在水平方向和竖直方向上合理布局多个节点电路板，且多个节点电路板可拆卸的安装在框体内，用户可以根据需要选择节点电路板的数量，灵活的将HPC集群中一部分计算节点单独运到不同房间使用；且每个节点电路板上设置有2个PCI-E*16的标准插槽以及1个PCI-E*32的非标准插槽，非标准插槽可以通过插接PCI-E转接卡支持各种非标准加速卡。
具体的，参考图1和图2，图1是本发明的开放式的HPC计算节点的一个具体实施例的结构示意图；图2是图1中的四个节点电路板的俯视图。
一个具体的实施例中，所述安装架包括四个立柱1，与四个立柱1连接且沿竖直方向排布的六个水平单元2，每个水平单元2包括同一个水平面内并排设置的四个框体，每个框体内可拆卸的安装有一个节点电路板21，即每个水平单元2对应的节点电路板21的数量为四个。
可以理解的是，水平单元2的数量以及每个水平单元2对应的节点电路板21的数量并不限于此，可以根据实际需求进行调整。
具体的，每个水平单元2包括一个矩形边框和多个与矩形边框的宽度方向平行的隔离件，多个所述隔离件将矩形边框分割形成多个所述框体，矩形边框在四个拐角处与四个立柱1连接，所述立柱1以及矩形边框均开设有用于走线的镀锌线槽。
本实施中所述节点电路板21呈矩形，每个节点电路板21的长度方向的两侧开设有葫芦孔，每个所述框体的长度方向的两侧设置有与葫芦孔对应的挂栓7。挂栓7先穿过葫芦孔的大孔，然后把整个节点电路板21放平后往前推，使得挂栓7卡在葫芦孔的小孔里面，因此本发明中的每个节点电路板21可以热插拔维护。
可以理解的是，节点电路板21的安装方式并不限于此，还可以是导轨引导的可抽拉方式的安装，也可以是螺栓固定、卡扣固定等。
优选的，为了便于安装，所述节点电路板21的宽度方向的一侧设置有一在安装或者卸载所述节点电路板21时用于推拉的把手216。
继续参考图2，所述节点电路板21上靠近所述把手216的一端并排设置有节点电源217以及硬盘模块218。
所述节点电源217包括一个通过螺栓可拆卸的固定在所述节点电路板21上的电源安装盒，所述电源安装盒内容置有至少一个电源模块，所述电源安装盒的一侧设置一安装底盘，所述安装底盘上层叠设置两个3.5寸或者4个2.5寸的硬盘，然后再通过一个横截面呈U型的盖板将层叠的硬盘稳固在安装底盘上，U型的盖板与安装底盘也是通过葫芦孔的方式可拆卸连接。
其中，所述节点电源217以及所述硬盘模块218的远离所述把手216的一侧设置有一主板210，所述主板210与所述节点电源217以及所述硬盘模块218之间的具有一定的间隔距离。该间隔距离的设置，主要是为了便于布线。
其中，所述主板210的远离所述节点电源217的一端设置有多个风扇孔214和与多个风扇孔214正对设置且朝向所述节点电源217以及所述硬盘模块218的导风机构215。导风机构215用于将来自风扇孔214的冷风沿着主板210流动，带走主板210产生的热量。
具体的，所述主板210的靠近所述节点电源217的一端的两侧分别设置一个标准插槽211和一个板卡插槽213，板卡插槽213的外侧并排设置所述非标准插槽212，所述导风机构215的一侧设置另一个标准插槽211，所述标准插槽211、非标准插槽212、板卡插槽213的槽口均向上，所以板卡22是竖直向上安装的，因此通过调节水平单元2之间的距离到一个合适的值，就可以支持超高/超长的板卡22。
优选的，为了便于移动整个HPC计算节点，所述安装架的底部设置有4个万向轮5，如图中靠近四个立柱1的位置分别设置了万向轮5。
本实施例中，总共有24个节点电路板21，为此，从下往上的方向上的第三个水平单元2以及第四个水平单元2的矩形边框上各设置一个14口的PDU6，也就是可以为28个节点电路板21提供电源供应。
其中第三个水平单元2的矩形边框上还设置有一个与两个14口PDU6连接的220V/10A电源接入口，独立的220V/10A电源接入口确保可以在不同的房间单独使用。第四个水平单元2的下方设置有一个与四个立柱1连接的水平安装板3，所述水平安装板3上安装有一独立的交换机4。
综上所述，实施本发明的开放式的HPC计算节点，具有以下有益效果：本发明将HPC计算节点设计为开放式的，利用安装架在水平方向和竖直方向上合理布局多个节点电路板，且多个节点电路板可拆卸的安装在框体内，用户可以根据需要选择节点电路板的数量，灵活的将HPC集群中一部分计算节点单独运到不同房间使用；且每个节点电路板上设置有2个PCI-E*16的标准插槽以及1个PCI-E*32的非标准插槽，非标准插槽可以通过插接PCI-E转接卡支持各种非标准加速卡。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种开放式的HPC计算节点，其特征在于，包括安装架，所述安装架包括多个立柱(1)、与多个立柱(1)连接且沿竖直方向排布的多个水平单元(2)，每个水平单元(2)包括在同一个水平面内并排设置的多个框体，每个框体内可拆卸的安装有一个节点电路板(21)，所述节点电路板(21)上设置有2个PCI-E*16的标准插槽(211)以及1个用于配置不同PCI-E转接卡的PCI-E*32的非标准插槽(212)；
其中，所述立柱(1)的数量为四个，每个水平单元(2)包括一个矩形边框和多个与矩形边框的宽度方向平行的隔离件，多个所述隔离件将矩形边框分割形成多个所述框体，矩形边框在四个拐角处与四个立柱(1)连接；所述节点电路板(21)呈矩形，每个节点电路板(21)的长度方向的两侧开设有葫芦孔，每个所述框体的长度方向的两侧设置有与葫芦孔对应的挂栓(7)。
2.根据权利要求1所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，所述节点电路板(21)的宽度方向的一侧设置有一在安装或者卸载所述节点电路板(21)时用于推拉的把手(216)。
3.根据权利要求2所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，所述节点电路板(21)上靠近所述把手(216)的一端并排设置有节点电源(217)以及硬盘模块(218)。
4.根据权利要求3所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，所述节点电源(217)包括一个通过螺栓可拆卸的固定在所述节点电路板(21)上的电源安装盒，所述电源安装盒内容置有至少一个电源模块，所述硬盘模块(218)包括设置在所述电源安装盒的一侧的安装底盘，所述安装底盘上层叠设置两个3.5寸或者4个2.5寸的硬盘。
5.根据权利要求4所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，所述节点电源(217)以及所述硬盘模块(218)的远离所述把手(216)的一侧设置有一主板(210)，所述主板(210)与所述节点电源(217)以及所述硬盘模块(218)之间具有一定的间隔距离。
6.根据权利要求5所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，所述主板(210)的远离所述节点电源(217)的一端设置有多个风扇孔(214)和与多个风扇孔(214)正对设置且朝向所述节点电源(217)以及所述硬盘模块(218)的导风机构(215)。
7.根据权利要求6所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，所述主板(210)的靠近所述节点电源(217)的一端的两侧分别设置一个标准插槽(211)和一个板卡插槽(213)，板卡插槽(213)的外侧并排设置所述非标准插槽(212)，所述导风机构(215)的一侧设置另一个标准插槽(211)，所述标准插槽(211)、非标准插槽(212)、板卡插槽(213)的槽口均向上。
8.根据权利要求1所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，所述安装架的底部设置有多个万向轮(5)。
9.根据权利要求1所述的开放式的HPC计算节点，其特征在于，每个水平单元(2)对应的节点电路板(21)的数量为四个，立柱(1)数量为四个，所述水平单元(2)的数量为六个，每个水平单元(2)包括一个矩形边框，其中两个所述水平单元(2)的矩形边框上各设置一个14口的PDU(6)，其中一个所述水平单元(2)的矩形边框上设置有一个与两个14口PDU(6)连接的220V/10A电源接入口，其中一个所述水平单元(2)的下方设置有一个与四个立柱(1)连接的水平安装板(3)，所述水平安装板(3)上安装有一交换机(4)。
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