CN115426357A - 一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，涉及分布式部署方法，包括用户端、服务端和计算资源端；所述用户端与所述服务端通过Internet网络连接；所述服务端包括管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点和GPFS存储；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点均通过IB网络与所述GPFS存储连接；所述计算资源端与所述管理节点通过专用网络连接。本发明能够充分借助国内超算发展优势，提高超算资源的利用率，将高性能仿真和云模式相结合，为用户提供一站式高性能仿真体验，满足工业仿真的发展需求，助力企业数字化转型。

Description

一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法

技术领域

本发明涉及一种分布式部署方法，尤其涉及一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法。

背景技术

中国正处于从制造业大国向制造业强国迈进，研发设计是提供产品竞争力的核心，而工业仿真则是研发设计的核心环节。随着工业产品复杂度和精细度越来越高，工业界对于仿真结果的精确性要求越来越高，对工业仿真从广度和深度上都提出了更高的要求。广度上来说，单部件、单物理场的仿真已经难以满足越来越复杂高端装备，如航空、汽车等，系统级、多物理场的仿真是趋势。从深度上来说，对模型模型刻画的精度要求越来越高，仿真的网格规模成指数上升。而不管是广度还是深度上的新要求，都需要更加高效的仿真计算支撑。而大规模的网格模型产生的海量仿真数据的后处理也是关键问题之一。

得益于智能制造、工业互联网等新一轮工业革命的兴起，商业模式也发生了较大改变，仿真服务云化趋势越来越明显。传统许可售卖模式份额正在逐步减少，基于云的按需计费软件即服务模式(SAAS)占比迅速增加。以北美市场为例，据统计，至2020年，基于云模式的市场份额已经占到32％左右，而这一比例仍将扩大。世界领头CAE软件提供商也基本都已经完成或者开始各自云服务平台的搭建，或者向第三方云平台迁移。

虽然国内外众多企业推出了云仿真模式，但是并没有将仿真发展趋势和云计算有效结合。目前大多数云仿真基于云计算模式，仿真求解基于大量的虚拟机进行，难以满足仿真计算这种计算密集型的任务，计算效率比较低。而部分基于小规模HPC集群推出的云仿真平台，无法满足大规模网格需求的千核，甚至万核级别的并行仿真，更无法同时支撑百人、千人并发使用。同时这些基于小规模HPC集群的平台缺少前后处理功能，用户需要下载结果数据进行后处理，百G量级的数据通过互联网下载效率也非常低下，严重影响研发效率。

发明内容

为了满足工业数字研发设计创新需求，本发明提供一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，以解决现有技术中存在的问题，为用户提供一站式高性能仿真体验，满足工业仿真的发展需求，助力企业数字化转型。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明提供的一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，包括用户端、服务端和计算资源端；所述用户端与所述服务端通过Internet网络连接；所述服务端包括管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点和GPFS存储；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点均通过IB网络与所述GPFS存储连接；所述计算资源端与所述管理节点通过专用网络连接；所述计算资源端包括若干HPC集群和/或若干云计算资源集群；所述HPC集群、所述云计算资源集群通过专用网络与所述管理节点连接；

用户端部署用于登录的客户端、用于进行数据同步的同步软件、用于将平台数据自动缓存至本地的本地存储；

服务端部署平台服务系统、作业调度系统、应用镜像生产环境、基于容器技术的应用跨集群快速部署和调度系统、全局文件系统；平台服务系统集成开发环境、仿真业务平台、用户数据管理；作业调度系统用于在服务端与计算资源端进行计算任务调度；全局文件系统用于存储用户数据、应用部署镜像和模型库数据；

VDI节点部署远程桌面和虚拟机系统；远程桌面用于应用的图形化显示；虚拟机用于提供仿真软件的开发环境；

其中，其中，用户通过用户端向服务端提交仿真作业申请，服务端接到仿真作业申请后向计算资源端递交作业，计算资源端进行后处理渲染后通过专用网络进行仿真数据回传至服务端；服务端通过VDI远程传输至用户端。

本发明提供的一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，优选地，所述服务端还包括用于管理节点间通信的管理网络；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点通过所述管理网络相互连接。

本发明提供的一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，优选地，所述服务端还包括用于节点远程运维服务的IPMI网络；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点均与所述IPMI网络连接。

本发明提供的一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，优选地，所述用户端访问所述服务端进行图形作业启动和远程界面传递包括两种方法：基于VNC组件的方法和基于VDI技术的方法；

所述基于VNC组件的方法包括：用户端通过浏览器使用HTTP协议与服务端的网页服务器进行交互；网页服务器通过作业调度系统提交和管理作业，运行xclient可执行程序；可执行程序图形界面以X11方式在VNC服务器中的xserver中渲染；VNC界面通过novnc嵌入web，并通过web服务器呈现在用户端的浏览器中；

所述基于VDI技术的方法包括：

用户端通过浏览器访问服务端的网页服务器，并提交VDI开通申请；网页服务器调用相关API接口连接VDI服务；通过服务端的AD服务器实现平台服务和VDI服务的账号互通，实现单独登录；远程桌面同时支持客户端访问模式，通过浏览器启动VDI客户端，连接VDI服务端，获取账号信息，登录即可访问远程桌面；

其中，所述服务端包括带有GPU的登录节点；所述作业管理系统、所述VNC服务器部署于所述登录节点。

上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，包括用户端、服务端和计算资源端；所述用户端与所述服务端通过Internet网络连接；所述服务端包括管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点和GPFS存储；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点均通过IB网络与所述GPFS存储连接；所述计算资源端与所述管理节点通过专用网络连接；其中，用户端部署用于登录的客户端、用于进行数据同步的同步软件、用于将平台数据自动缓存至本地的本地存储；服务端部署平台服务系统、作业调度系统、全局文件系统；平台服务系统集成开发环境、仿真业务平台、用户数据管理；作业调度系统用于在服务端与计算资源端进行计算任务调度；全局文件系统用于存储用户数据、应用部署镜像和模型库数据；VDI节点部署远程桌面和虚拟机系统；远程桌面用于应用的图形化显示；虚拟机用于提供仿真软件的开发环境。本发明能够充分借助国内超算发展优势，提高超算资源的利用率，将高性能仿真和云模式相结合，为用户提供一站式高性能仿真体验，满足工业仿真的发展需求，助力企业数字化转型。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法的架构图；

图2是本发明实施例1提供的一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法的线框示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图1～2所示，本发明提供的一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，包括用户端、服务端和计算资源端；用户端与服务端通过Internet网络连接，访问部署在管理节点上的平台门户；服务端包括管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点和GPFS存储；管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点均通过IB网络与GPFS存储连接，获得低延迟、高带宽的网络；计算资源端与管理节点通过专用网络连接，用于服务端发起的计算资源端的作业调度、数据同步指令；计算资源端包括若干HPC集群和/或若干云计算资源集群；HPC集群、云计算资源集群通过专用网络与管理节点连接；

用户端部署用于登录的客户端、用于进行数据同步的同步软件、用于将平台数据自动缓存至本地的本地存储；

服务端部署平台服务系统、作业调度系统、应用镜像生产环境、基于容器技术的应用跨集群快速部署和调度系统、全局文件系统；平台服务系统集成开发环境、仿真业务平台、用户数据管理；作业调度系统用于在服务端与计算资源端进行计算任务调度；全局文件系统用于存储用户数据、应用部署镜像和模型库数据；

VDI节点部署远程桌面和虚拟机系统；远程桌面用于应用的图形化显示；虚拟机用于提供仿真软件的开发环境；

其中，用户通过用户端向服务端提交仿真作业申请，服务端接到仿真作业申请后向计算资源端递交作业，计算资源端进行后处理渲染后通过专用网络进行仿真数据回传至服务端；服务端通过VDI远程传输至用户端。

在本实施例中，服务端还包括用于管理节点间通信的管理网络；管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点通过管理网络相互连接。

在本实施例中，服务端还包括用于节点远程运维服务的IPMI网络；管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点均与IPMI网络连接。

在本实施例中，用户端访问所述服务端进行图形作业启动和远程界面传递包括两种方法：基于VNC组件的方法和基于VDI技术的方法；

1)基于VNC组件的方法包括：用户端通过浏览器使用HTTP协议与服务端的网页服务器进行交互；网页服务器通过作业调度系统提交和管理作业，运行xclient可执行程序；可执行程序图形界面以X11方式在VNC服务器中的xserver中渲染；VNC界面通过novnc嵌入web，并通过web服务器呈现在用户端的浏览器中；其中，服务端包括带有GPU的登录节点；作业管理系统、所述VNC服务器部署于所述登录节点；

2)基于VDI技术的方法包括：用户端通过浏览器访问服务端的网页服务器，并提交VDI开通申请；网页服务器调用相关API接口连接VDI服务；通过服务端的AD服务器实现平台服务和VDI服务的账号互通，实现单独登录；远程桌面同时支持客户端访问模式，通过浏览器启动VDI客户端，连接VDI服务端，获取账号信息，登录即可访问远程桌面。

综上所述，本发明提供一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，通过分布式异构作业调度系统，采用单一入口集成多个超算HPC集群、云计算资源集群等不同类型硬件资源方式，由主服务平台向各集群递交作业，调用CPU资源进行仿真求解，调用GPU资源进行后处理渲染，通过高速专用网络进行仿真数据回传，通过主服务平台VDI远程传输至用户端。本发明能够充分借助国内超算发展优势，提高超算资源的利用率，将高性能仿真和云模式相结合，为用户提供一站式高性能仿真体验，满足工业仿真的发展需求，助力企业数字化转型。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，其特征在于，包括用户端、服务端和计算资源端；所述用户端与所述服务端通过Internet网络连接；所述服务端包括管理节点、GPU节点、CPU节点、VDI节点和GPFS存储；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点均通过IB网络与所述GPFS存储连接；所述计算资源端与所述管理节点通过专用网络连接；所述计算资源端包括若干HPC集群和/或若干云计算资源集群；所述HPC集群、所述云计算资源集群通过专用网络与所述管理节点连接；

用户端部署用于登录的客户端、用于进行数据同步的同步软件、用于将平台数据自动缓存至本地的本地存储；

服务端部署平台服务系统、作业调度系统、应用镜像生产环境、基于容器技术的应用跨集群快速部署和调度系统、全局文件系统；平台服务系统集成开发环境、仿真业务平台、用户数据管理；作业调度系统用于在服务端与计算资源端进行计算任务调度；全局文件系统用于存储用户数据、应用部署镜像和模型库数据；

VDI节点部署远程桌面和虚拟机系统；远程桌面用于应用的图形化显示；虚拟机用于提供仿真软件的开发环境；

其中，用户通过用户端向服务端提交仿真作业申请，服务端接到仿真作业申请后向计算资源端递交作业，计算资源端进行后处理渲染后通过专用网络进行仿真数据回传至服务端；服务端通过VDI远程传输至用户端。

2.如权利要求1所述的一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，其特征在于，所述服务端还包括用于管理节点间通信的管理网络；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点通过所述管理网络相互连接。

3.如权利要求1所述的一站式工业化数字化研发设计平台分布式部署方法，其特征在于，所述服务端还包括用于节点远程运维服务的IPMI网络；所述管理节点、所述GPU节点、所述CPU节点、所述VDI节点均与所述IPMI网络连接。

4.如权利要求1所述的一站式工业数字化研发设计平台分布式部署方法，其特征在于，所述用户端访问所述服务端进行图形作业启动和远程界面传递包括两种方法：基于VNC组件的方法和基于VDI技术的方法；

所述基于VNC组件的方法包括：用户端通过浏览器使用HTTP协议与服务端的网页服务器进行交互；网页服务器通过作业调度系统提交和管理作业，运行xclient可执行程序；可执行程序图形界面以X11方式在VNC服务器中的xserver中渲染；VNC界面通过novnc嵌入web，并通过web服务器呈现在用户端的浏览器中；

所述基于VDI技术的方法包括：

用户端通过浏览器访问服务端的网页服务器，并提交VDI开通申请；网页服务器调用相关API接口连接VDI服务；通过服务端的AD服务器实现平台服务和VDI服务的账号互通，实现单独登录；远程桌面同时支持客户端访问模式，通过浏览器启动VDI客户端，连接VDI服务端，获取账号信息，登录即可访问远程桌面；

其中，所述服务端包括带有GPU的登录节点；所述作业管理系统、所述VNC服务器部署于所述登录节点。

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