CN112416565A - 基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统 - Google Patents

基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统 Download PDF

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Abstract

本说明书实施例公开了一种基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统,系统可分为三大部分，第一部分为核心功能模块，实现计算社区与各超算节点的联系，包括资源获取、作业上传、结果下载、作业查询等功能，同时完成对超算节点资源的整合，向用户提供一个分类清晰、功能明确的资源列表，方便用户对比和选择合适的高性能计算服务。第二部分为应用软件模块，应用软件模块提供从可用软件选择到计算任务建立的快速入口。第三部分为用户服务与信息管理模块，这部分实现用户信息管理、收费计费等功能。用户通过使用合适的高性能计算服务，解决生产或研究过程中高性能资源匮乏的问题，降低高性能计算的使用门槛，促进高性能计算在中小企业中的应用，为中小企业提供便捷、高效、全方位的高性能计算服务。

Description

基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统
技术领域
本发明涉及高性能计算环境和互联网领域，更具体地，涉及一种基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统。
背景技术
高性能计算机强大的计算能力可以帮助企业进行大规模数值模拟与计算，通过计算结果分析产品性能、成本、生产周期、工艺流程等，提高企业研发效率和精确度，降低企业研发成本和研发时间，让企业产品有更好的质量。同时，高性能计算机还可帮助企业分析市场数据，市场数据总量庞大，对于常规的计算机来说，如此庞大的数据足以彻底淹没处理器，而对于高性能计算机来说，基于其强大的计算能力，使其有能力处理足量的市场数据，帮助企业准确分析市场走势，把握市场机遇，为创新型产品提供更好的市场环境，让企业在市场中找到合适的立足之地。
虽然我国高性能计算实力出众，但对于广大中小企业来说，由于企业人才匮乏，知识储备单一等特点，高性能计算的应用在中小企业中普及度不高，我国高性能计算领域的发展尚未有效带动广大中小企业发展。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一个依托国家高性能计算环境面向中小企业的数值模拟与计算服务社区，该社区能提供便捷、高效、全方位的高性能计算服务，推动了高性能计算在中小企业中的应用，为中小企业创新提供了新的动力。与此同时我们也提出了一种针对使用国家高性能计算资源的一种计费方法。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种为中小企业提供计算服务的社区系统,所述系统基于国家高性能计算环境,包括：
核心功能模块,配置为,取得计算社区与各超算节点的联系，将各超算节点资源传给计算社区,将计算社区的作业任务发给各超算节点,将各超算节点的任务运行结果发给计算社区。
用户服务与信息管理模块，配置为，进行用户服务收费，所述服务收费使用变动成本加成定价法，所述变动成本包括软硬件成本，所述加成根据各节点硬件成本差异、各类软件成本差异设置，以及，管理用户的账号信息。
优选地，所述社区系统，还包括，应用软件模块，配置为，呈现系统可用应用软件列表，当用户选择列表中的应用软件，根据所选择的软件进行作业设置，再根据用户的配置文件与参数输入设定作业，并提交计算节点。
优选地，所述社区系统，其中，所述核心功能模块，包括：
资源获取子模块，配置为，从各超算节点获取最新的资源状况。
作业上传子模块，配置为，将作业上传至各超算节点进行运算，所述作业由用户选择的各高性能计算软件的使用方式、及其输入参数确定。
结果下载子模块，配置为，从各计算节点下载用户作业的计算结果。
作业查询子模块，配置为，查询用户作业的运行情况。
具体地，所述社区系统，其特征在于，所述资源状况，形式上为各超算节点的资源列表，列表内容包括资源名称、资源版本、资源介绍、开发团队。
具体地，所述社区系统，其中，所述下载模块，还具有的配置为，将用户计算结果安全、完整的送到用户手中，包括身份验证、安全传输、传输完整性保障。
具体地，所述社区系统，其中，所述用户作业的运行情况，包括应用名称、结果文件、任务状态、可执行的操作。
优选地，所述社区系统，其中，所述用户服务与信息管理模块，包括：
计费、收费模块子模块，配置为，对各项资源费用的计算与扣除，包括对用户资源使用情况的监控、对用户所需缴费数额的计算、对用户应缴金额的扣除。
用户管理子模块，配置为，用户的注册、登录、账号信息安全保护、账号作业管理，所述账号信息安全，既保护数据安全，所述数据安全包括账号密码、交易记录，也保护财产安全，所述财产安全包括账号余额、交易积分的安全。
具体地，所述社区系统，其中，所述监控的用户资源使用情况，包括使用资源种类、资源所在节点、使用时长、调用处理器种类、调用核数。
具体地，所述社区系统，其特征在于，所述对用户所需缴费数额的计算采用统一的算法进行，其数学公式为：
Figure BDA0002173183530000031
其中，P为价格，cV为单位产品变动成本，AP为加成比例，
Figure BDA0002173183530000032
为主要竞争对手平均定价，
Figure BDA0002173183530000033
为主要竞争对手平均用时，T为己方用时，CP为用户可接受的价格比例。
更具体地，所述社区系统，其特征在于，所述计费算法的加成比例AP，当为商用软件时，其数学公式为：
Figure BDA0002173183530000034
其中，CSF为软件固定成本，NS为软件平均每次使用核数，T为软件平均每次使用时间，r为平均利润，cF为硬件单位固定成本，cV为硬件单位变动成本。
更具体地，所述社区系统，其特征在于，所述计费算法的加成比例AP，当为自研软件时，其数学公式为：
Figure BDA0002173183530000041
其中，CSF为软件固定成本，NS为软件平均每次使用核数，T为软件平均每次使用时间，r为平均利润，cF为硬件单位固定成本，cV为硬件单位变动成本，cSV为自研软件自身的变动成本。
以上本发明所采用的技术方案与现有技术相比，具有以下技术优点：
建立了一个依托国家高性能计算环境面向中小企业的数值模拟与计算服务社区，能提供便捷、高效、全方位的高性能计算服务，方便中小企业对高性能计算的应用。与此同时，也提出了针对使用国家高性能计算资源的一种计费方法，不同于市面上的云计算提供商的计算方法，这种计算方法实际提供的是数值模拟与计算方面的软硬件一体化服务，尤其适合国家高性能计算环境、以及中小企业的业务模式特点。
附图说明
通过结合附图描述本说明书实施例，可以使得本说明书实施例更加清楚：
图1是本发明所提供的基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统的模块结构图；
图2是本发明所提供的基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统的另一个实施例的模块结构图；
图3是本发明所提供的基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统选择、使用应用软件流程图
图4是本发明所提供的基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统用户作业查询与计费付费流程图
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细地描述。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1是本发明所提供的基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统的模块结构图，示意图显示了该计算服务社区系统的各个功能模块及其结构，包括：
核心功能模块,该模块用于实现计算社区与各超算节点的联系，配置为,取得计算社区与各超算节点的联系，将各超算节点资源传给计算社区,将计算社区的作业任务发给各超算节点,将各超算节点的任务运行结果发给计算社区，包含：资源获取模块、作业上传模块、结果下载模块、作业查询模块。
其中，资源获取模块，用于获得各计算节点的资源。由于各节点软件资源情况可能发生变化，如新增资源、软件版本升级、淘汰过代软件等情况，社区需要从各超算节点获取最新的资源情况。资源获取模块需要从各超算节点获取资源列表，包括资源名称、资源版本、资源介绍、开发团队等。
其中，作业上传模块，用于将作业上传至各超算节点，并确保作业能够运行。各高性能计算软件使用方式均不同，需要输入的参数也不同，社区通过作业上传模块，实现各类作业任务的提交与计算。
其中，结果下载模块，用于下载用户的计算结果。用户计算结果可能涉及用户商业机密，结果下载模块负责保证将用户结果安全、完整的送到用户手中。结果下载模块包括身份验证功能、传输安全功能、传输完整性保障功能。
其中，作业查询模块，用于查询作业运行情况，包括应用名称、结果文件、任务状态、可执行的操作。
用户服务与信息管理模块，用于进行用户服务收费，管理用户的账号信息，为用户提供业务专业化服务，包括：计费/收费模块、用户信息管理模块
其中，用户管理模块，用于社区的用户管理，保障用户信息安全。用户管理模块包括用户的注册、登录、账号信息安全保护、账号作业管理。其中，账号信息安全保护功能即需要保护账号密码、交易记录等数据安全，又需要保护账号余额、交易积分等财产安全。
其中，计费/收费模块，用于对各项资源费用的计算与扣除，包括对用户资源使用情况的监控，对用户所需缴费数额的计算，对用户应缴金额的扣除。系统针对于高性能计算，高性能计算通常按使用量计费，计费模块通过监控用户对资源的具体使用量，确定具体费用。监控量包括使用资源种类、资源所在节点、使用时长、调用处理器种类、调用核数。
图2是本发明所提供的基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统的另一个实施例的模块结构图，示意图显示了该计算服务社区系统的另一个实施例的各个功能模块及其结构，包括：
核心功能模块,该模块用于实现计算社区与各超算节点的联系，配置为,取得计算社区与各超算节点的联系，将各超算节点资源传给计算社区,将计算社区的作业任务发给各超算节点,将各超算节点的任务运行结果发给计算社区，包含：资源获取模块、作业上传模块、结果下载模块、作业查询模块。
其中，资源获取模块，用于获得各计算节点的资源。由于各节点软件资源情况可能发生变化，如新增资源、软件版本升级、淘汰过代软件等情况，社区需要从各超算节点获取最新的资源情况。资源获取模块需要从各超算节点获取资源列表，包括资源名称、资源版本、资源介绍、开发团队等。
在一个实施例中，资源获取模块可以获的计算节点资源包括，国家超级计算长沙中心、国家超级计算广州中心的超级计算资源。
其中，作业上传模块，用于将作业上传至各超算节点，并确保作业能够运行。各高性能计算软件使用方式均不同，需要输入的参数也不同，社区通过作业上传模块，实现各类作业任务的提交与计算。
其中，结果下载模块，用于下载用户的计算结果。用户计算结果可能涉及用户商业机密，结果下载模块负责保证将用户结果安全、完整的送到用户手中。结果下载模块包括身份验证功能、传输安全功能、传输完整性保障功能。
其中，作业查询模块，用于查询作业运行情况，包括应用名称、结果文件、任务状态、可执行的操作。
用户服务与信息管理模块，用于进行用户服务收费，管理用户的账号信息，为用户提供业务专业化服务，包括：计费/收费模块、用户信息管理模块
其中，用户管理模块，用于社区的用户管理，保障用户信息安全。用户管理模块包括用户的注册、登录、账号信息安全保护、账号作业管理。其中，账号信息安全保护功能即需要保护账号密码、交易记录等数据安全，又需要保护账号余额、交易积分等财产安全。
其中，计费/收费模块，用于对各项资源费用的计算与扣除，包括对用户资源使用情况的监控，对用户所需缴费数额的计算，对用户应缴金额的扣除。系统针对于高性能计算，高性能计算通常按使用量计费，计费模块通过监控用户对资源的具体使用量，确定具体费用。监控量包括使用资源种类、资源所在节点、使用时长、调用处理器种类、调用核数。
在一个实施例中，计费/收费模块提供一种针对国家高性能计算资源的计费方式。不同于市面上的云计算提供商，计算社区提供数值模拟与计算方面的软硬件一体化服务。同时，基于数值模拟与计算的作业特点与成本构成特点，社区的高性能计算服务以核数和运行时长为计费标准。基于社区应用服务为非竞争性产品的判断，即增加消费者数量不影响产品总成本，和对高性能计算服务市场竞争的博弈分析，社区资源采用变动成本加成定价法。各节点硬件成本各异，各类软件成本均有不同，因此社区提供的各高性能计算服务具体定价也互不相同。计费/收费模块采用相同的计算公式计算各节点各资源的具体价格，公式如下：
Figure BDA0002173183530000081
常规情况下，参考公式如表4-1所示。
表1各项目机时费参考公式汇总
Figure BDA0002173183530000082
式中，P为价格，cV为单位产品变动成本，AP为加成比例，
Figure BDA0002173183530000083
为主要竞争对手平均定价，
Figure BDA0002173183530000084
为主要竞争对手平均用时，T为己方用时，CP为用户可接受的价格比例，CP与
Figure BDA0002173183530000085
相关，同时还与双方安全性、操作复杂度等有关，CSF为软件固定成本，NS为软件平均每次使用核数，T为软件平均每次使用时间，r为平均利润，cF为硬件单位固定成本，cV为硬件单位变动成本，cSV为自研软件自身的变动成本，具体数值与软件提供方具体情况有关，由各软件提供方自行计算，此数值有可能为0。
在另一个实施例中，用户对已经完成提交的作业当前运行状态的查询，以及对已完成计算的作业进行计费/收费，其流程如下，参见图4。
用户登录。在进入作业查询页面之前，系统会对用户的登录状态进行查询，若未处于登录状态，用户需要先进行登录。
用户进入作业查询页面。用户在进入查询页面后，系统会向超算节点发出作业查询的请求。
用户查看作业状态。上述步骤后，超算节点会对用户提交记录中的作业状态进行查询并返回给系统进行显示。
作业完成和可支付状态。上述返回的作业状态，其中，某些作业的状态为“Completed”时，代表计算节点完成了对用户提交作业的计算，这些作业后面会出现付费按钮。
用户付费与系统计费。用户需要点击付费按钮，系统通过建立的计费模型对用户费用进行计算，并弹出的付费确认窗口，
用户确认付费和下载结果。用户在前述弹出付费确认窗口上，查看支付金额，在用户点击确认支付后，才可以下载计算结果。
应用软件模块，用于呈现系统可用应用软件列表，并提供快速的进入作业设置与提交的入口，在一个实施例中，其具体流程如下，参见图3。
用户进入计算软件选择页面。
用户在可选软件列表中选择自己需要使用的软件。
系统会在用户进入作业提交页面之前对用户的登录状态进行检查。
如果用户未登录，则跳转到用户登录页面。
在对用户进行身份检验并通过之后便进入到作业提交页面。
用户点击页面上的上传组件选择计算需要的文件，选择完毕后在页面配置对运行需要的参数进行设定，完成作业配置。
点击提交，便将计算所需文件与参数传输至超算节点进行计算。
返回计算软件选择页面。
从以上实施例可以看出，基于国家高性能计算环境的中小企业计算社区系统有以下优点：
一方面，依托国家高性能计算环境、面向中小企业的数值模拟与计算服务社区，给中小企业提供了便捷、高效、全方位的高性能计算服务，方便中小企业对国家高性能计算能力的应用。
另一方面，本系统采用的针对使用国家高性能计算资源的计费方法，不同于市面上的云计算提供商的计算方法，这种计算方法集成了数值模拟与计算方面的软硬件一体化服务，并考虑了各节点硬件成本、各类软件成本的差异性，尤其适合国家高性能计算环境、以及中小企业的业务模式特点。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执轨道，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执轨道的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种为中小企业提供计算服务的社区系统,所述系统基于国家高性能计算环境,包括：
核心功能模块,配置为,取得计算社区与各超算节点的联系，将各超算节点资源传给计算社区,将计算社区的作业任务发给各超算节点,将各超算节点的任务运行结果发给计算社区；
用户服务与信息管理模块，配置为，进行用户服务收费，所述服务收费使用变动成本加成定价法，所述变动成本包括软硬件成本，所述加成根据各节点硬件成本差异、各类软件成本差异设置，以及，管理用户的账号信息。
2.根据权利要求1所述的社区系统，还包括，
应用软件模块，配置为，呈现系统可用应用软件列表，当用户选择列表中的应用软件，根据所选择的软件进行作业设置，再根据用户的配置文件与参数输入设定作业，并提交计算节点。
3.根据权利要求1所述的社区系统，其中，所述核心功能模块，包括：
资源获取子模块，配置为，从各超算节点获取最新的资源状况；
作业上传子模块，配置为，将作业上传至各超算节点进行运算，所述作业由用户选择的各高性能计算软件的使用方式、及其输入参数确定；
结果下载子模块，配置为，从各计算节点下载用户作业的计算结果；
作业查询子模块，配置为，查询用户作业的运行情况。
4.根据权利要求1所述的社区系统，其中，所述用户服务与信息管理模块，包括：
计费、收费模块子模块，配置为，对各项资源费用的计算与扣除，包括对用户资源使用情况的监控、对用户所需缴费数额的计算、对用户应缴金额的扣除；
用户管理子模块，配置为，用户的注册、登录、账号信息安全保护、账号作业管理，所述账号信息安全，既保护数据安全，所述数据安全包括账号密码、交易记录，也保护财产安全，所述财产安全包括账号余额、交易积分的安全。
5.根据权利要求4所述的社区系统，其特征在于，所述对用户所需缴费数额的计算采用统一的算法进行，其数学公式为：
Figure FDA0002173183520000021
其中，P为价格，cV为单位产品变动成本，AP为加成比例，
Figure FDA0002173183520000022
为主要竞争对手平均定价，
Figure FDA0002173183520000023
为主要竞争对手平均用时，T为己方用时，CP为用户可接受的价格比例。
6.根据权利要求5所述的社区系统，其特征在于，所述计费算法的加成比例AP，当为商用软件时，其数学公式为：
Figure FDA0002173183520000024
其中，CSF为软件固定成本，NS为软件平均每次使用核数，T为软件平均每次使用时间，r为平均利润，cF为硬件单位固定成本，cV为硬件单位变动成本。
7.根据权利要求5所述的社区系统，其特征在于，所述计费算法的加成比例AP，当为自研软件时，其数学公式为：
Figure FDA0002173183520000025
其中，CSF为软件固定成本，NS为软件平均每次使用核数，T为软件平均每次使用时间，r为平均利润，cF为硬件单位固定成本，cV为硬件单位变动成本，cSV为自研软件自身的变动成本。
8.根据权利要求3所述的社区系统，其特征在于，所述资源状况，形式上为各超算节点的资源列表，列表内容包括资源名称、资源版本、资源介绍、开发团队；所述用户作业的运行情况，包括应用名称、结果文件、任务状态、可执行的操作。
9.根据权利要求3所述的社区系统，其中，所述下载模块，还具有的配置为，将用户计算结果安全、完整的送到用户手中，包括身份验证、安全传输、传输完整性保障。
10.根据权利要求4所述的社区系统，其中，所述监控的用户资源使用情况，包括使用资源种类、资源所在节点、使用时长、调用处理器种类、调用核数。
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