Comsol Multiphysics多物理場(chǎng)耦合單機(jī)與集群配置推薦2022v3
本文的硬件配置推薦方案更新日期為2022/07/05日
A1 多物理場(chǎng)耦合圖形工作站硬件配置方案
A2 多物理場(chǎng)耦合集群硬件配置方案
COMSOL公司是全球多物理場(chǎng)建模與仿真解決方案的提倡者和領(lǐng)導(dǎo)者，Comsol Multiphysics是采用有限元方法求解偏微分方程的大型仿真軟件.借助這個(gè)軟件工具，使工程師和科學(xué)家們可以通過(guò)模擬，賦予設(shè)計(jì)理念以生命。它有無(wú)與倫比的能力，使所有的物理現(xiàn)象可以在計(jì)算機(jī)上完美重現(xiàn)。
Comsol Multiphysics求解類(lèi)型
A1穩(wěn)態(tài)Stationary
A2 瞬態(tài)Time-Dependent
A3 特征值Eigenvalue
A4 參數(shù)化Parametric
A5 穩(wěn)態(tài)分離式Stationary segregated
A6 瞬態(tài)分離式Time dependent segregated
Comsol Multiphysics求解器兩大類(lèi)
B1直接求解器 UMFPACK、SPOOLS、PARDISO、Cholesky（TAUCS）等
B2迭代式求解器 GMRES、FGMRES、共軛梯度法CG、BICGStab和粗化求解器等
真實(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)
分析：由于我們知識(shí)局限于計(jì)算機(jī)硬件，對(duì)行業(yè)應(yīng)用軟件算法（不同的求解器）特點(diǎn)了解膚淺，因此，通過(guò)運(yùn)行典型算例在不同硬件配置上，觀測(cè)求解時(shí)間和中間過(guò)程單多核并行特點(diǎn)，找到最佳硬件配置方案是一個(gè)有效實(shí)用的方法， NO 自由度規(guī)模 推薦計(jì)算架構(gòu) 推薦配置 1 小于300萬(wàn) 單機(jī)計(jì)算 8核@4.7GHz/64GB~256GB/ 2 150萬(wàn)~500萬(wàn) 集群計(jì)算 4個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)(32核@4.7GHz)/IB網(wǎng)絡(luò) 3 500萬(wàn)~1000萬(wàn) 集群計(jì)算 8個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)(64核@4.7GHz)/IB網(wǎng)絡(luò) 4 1000萬(wàn)~2000萬(wàn) 集群計(jì)算 16個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)(128核@4.7GHz)/IB網(wǎng)絡(luò)
測(cè)試1： 算例（瞬態(tài)，約58萬(wàn)自由度）測(cè)試，在多核（4核、6核、8核、16核、28核）測(cè)試結(jié)果看到，Comsol Multiphysics多物理場(chǎng)耦合，到8核多核并行計(jì)算加速比最高，也是性價(jià)比最高，CPU核數(shù)再提升，性能幅度很低，
測(cè)試2：算力（穩(wěn)態(tài)，600萬(wàn)自由度）測(cè)試，8核還是最佳的，單機(jī)計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，承受太重，建議用集群方式求解
廠家針對(duì)硬件配置相關(guān)描述（雖然非常詳細(xì)，但關(guān)鍵的地方也驗(yàn)證了我們的測(cè)試數(shù)據(jù)，文章中提到求解器PARDISO多核并行提升，可以增加CPU核數(shù)，提升性能）：
https://cn.comsol.com/support/knowledgebase/866/
計(jì)算規(guī)模劃分與硬件配置推薦
上述 配置規(guī)格，應(yīng)該是目前最快的硬件配置架構(gòu)，歡迎遠(yuǎn)程測(cè)試驗(yàn)證
UltraLAB硬件配置方案推薦 （報(bào)價(jià)日期2022/07/05）
（1）基于單機(jī)架構(gòu)多物理場(chǎng)耦合仿真計(jì)算硬件配置推薦
求解規(guī)模：小于300萬(wàn)自由度
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NO |
型號(hào) |
主要配置 |
報(bào)價(jià) |
備注 |
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1 |
UltraLAB A310 14864-SAA |
Intel 第12代高頻處理器（12核，8核@4.8Ghz，4核3.9GHz）/64GB DDR4 3200/Quadro T400 4GB /1.92TB SSD+4TB SATA企業(yè)級(jí)/塔式(750W)/23寸圖顯 |
28000 |
高性價(jià)比 |
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2 |
UltraLAB A310 149128-SAA |
Intel 第12代高頻處理器（16核，8核@4.9Ghz，8核@4.0GHz）/128GB DDR4 3200 /Quadro T100 4GB/1.92TB SSD+8TB SATA企業(yè)級(jí)/塔式(750W)/23寸圖顯 |
36500 |
小規(guī)模高速計(jì)算型 |
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3 |
UltraLAB AX420 138192-SAB |
xeon銀牌4316處理器（20核@3.8Ghz）/192GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +16TB SATA企業(yè)級(jí)/塔式(750W)/23寸圖顯 |
45000 |
小規(guī)模計(jì)算多任務(wù)型 |
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4 |
UltraLAB EX650i 237192-SBB |
2顆Xeon 銀牌4314處理器（32核@3.7Ghz）/192GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +8TB SATA企業(yè)級(jí)/塔式(750W)/23寸圖顯 |
50500 | 中等規(guī)模 |
| 5 | UltraLAB EX650i 237256-SBA |
2顆Xeon 銀牌4316處理器（40核@3.9Ghz）/256GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +8TB SATA企業(yè)級(jí)/塔式(750W)/23寸圖顯 |
61500 | 中等規(guī)模 |
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6 |
UltraLAB EX650i 240512-SBA |
2顆Xeon 金6354處理器（36核@4.0Ghz）/512GB DDR4 3200 RDIMM/Quadro T1000 4GB/1.9TB SSD +8TB SATA企業(yè)級(jí)/塔式(750W)/23寸圖顯 |
96000 | 中大規(guī)格 |
| 7 | UltraLAB Alpha730 443512-SCC |
4顆Xeon 金6244處理器（共計(jì)32核@4.3Ghz） /512GB DDR4 2933/RTX A2000/3.84TB SSD +16TB SATA企業(yè)級(jí)/雙塔式(1600W冗余，靜音級(jí))/27寸-4K圖顯 |
199990 |
大規(guī)模高速計(jì)算型 高頻+多核+高IO |
| 8 |
UltraLAB Alpha730 441768-SCB |
4顆Xeon 金6246處理器（48核@4.1Ghz）/768GB DDR4 2933 /RTX A2000/3.84TB SSD +16TB SATA企業(yè)級(jí)/雙塔式(1600W冗余,靜音級(jí))/27寸-4K圖顯 |
235000 |
大規(guī)模計(jì)算高速計(jì)算完美 高頻+多核+高IO |
| 9 | UltraLAB Alpha730 443768-PCC |
4顆Xeon 金6256處理器（48核@4.3Ghz）/768GB DDR4 2933 /RTX A4000/4TB PcieSSD +16TB SATA企業(yè)級(jí)/雙塔式(1600W冗余,靜音級(jí))/27寸-4K圖顯 |
259000 |
超大規(guī)模計(jì)算極致完美型 高頻+多核+高IO |
| 10 | UltraLAB Alpha750 4371T-PBC |
4顆Xeon 鉑金8360H處理器（96核@3.7Ghz）/1.5TB DDR4 2933 /RTX A4000/1.9TB SSD/2TB PcieSSD /2*16TB SATA企業(yè)級(jí)/雙塔式(1600W冗余,靜音級(jí))/27寸-4K圖顯 |
350000 | 多任務(wù)多用戶團(tuán)隊(duì)超算型 |
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NO 貨物名稱(chēng) 型號(hào) 數(shù)量 單價(jià) 小計(jì) （一）硬件設(shè)備 1.1 計(jì)算服務(wù)器 2顆Xeon銀牌4314處理器(32核3.7GHz)/256GB DDR4 /QK420/960GB SSD企業(yè)級(jí)/4U機(jī)架式(750W)/56Gbps IB網(wǎng)卡/無(wú)顯示器 5套 64500 185000 1.2 主控服務(wù)器 2顆Xeon 銀4214（24核@2.6GHz）/192GB /Quadro T1000/960GB+7.68TB高速緩存盤(pán)/56TB并行存儲(chǔ)/4U機(jī)架式（1500w）/雙56GB IB網(wǎng)卡/23寸圖顯 1套 85000 85000 1.4 計(jì)算交換機(jī) 邁絡(luò)思IB交換機(jī)12口@56Gbps 1臺(tái) 35000 35000 1.5 管理交換機(jī) 24口千兆電口 1臺(tái) 1650 1650 1.6 KVM切換器 16口，VGA接口 1臺(tái) 1800 1800 1.7 機(jī)柜 42U，服務(wù)器級(jí)，插排，托盤(pán) 1臺(tái) 6500 6500 （二）集群系統(tǒng) 2.1 操作系統(tǒng) 2.2 作業(yè)調(diào)度軟件 UltraLAB PSS作業(yè)調(diào)度軟件（5節(jié)點(diǎn)） 1套 50000 50000 2.3 求解器 合計(jì)：￥502,450元 NO 貨物名稱(chēng) 型號(hào) 數(shù)量 單價(jià) 小計(jì) （一）硬件設(shè)備 1.1 計(jì)算節(jié)點(diǎn)
2顆Xeon銀牌4314處理器(32核3.7GHz)/256GB DDR4 /QK420/960GB SSD企業(yè)級(jí)/4U機(jī)架式(750W)/56Gbps IB網(wǎng)卡/無(wú)顯示器 10套 64500 645000 1.2 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 2顆Xeon 銀4214（24核@2.6GHz）/192GB /Quadro T1000 /960GB+7.68TB高速緩存盤(pán)/56TB并行存儲(chǔ)/4U機(jī)架式（1500w）/雙56GB IB網(wǎng)卡/23寸圖顯 1套 85000 85000 1.4 計(jì)算交換機(jī) 邁絡(luò)思IB交換機(jī)12口@56Gbps 1臺(tái) 35000 35000 1.5 管理交換機(jī) 24口千兆電口 1臺(tái) 1650 1650 1.6 KVM切換器 16口，VGA接口 1臺(tái) 1800 1800 1.7 機(jī)柜 42U，服務(wù)器級(jí)，插排，托盤(pán) 2臺(tái) 6500 13000 （二）集群系統(tǒng) 2.1 操作系統(tǒng) 2.2 作業(yè)調(diào)度軟件 UltraLAB PSS作業(yè)調(diào)度軟件（10節(jié)點(diǎn)） 1套 100000 100000 2.3 求解器 合計(jì)：￥881,450元
（2）基于集群架構(gòu)多物理場(chǎng)耦合仿真計(jì)算硬件配置推薦
推薦方案1
集群型號(hào)：UltraLAB CX650 160C37-1280
集群規(guī)模：5個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（160核*3.7GHz ，1280GB DDR4）
求解規(guī)模：150萬(wàn)~500萬(wàn)自由度
配置明細(xì)：
推薦方案2
集群型號(hào)：UltraLAB CX650 100C37-2T
集群規(guī)模：10個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（320核*3.7GHz ，1.92TB DDR4）
求解規(guī)模：600萬(wàn)~1000萬(wàn)自由度
配置明細(xì)：
常見(jiàn)問(wèn)題
1）為什么Comsol Multiphysics運(yùn)行CPU使用率只能到4%
答：很多求解是單線程的，或求解過(guò)程的某個(gè)階段，是單線程的，這是正常的
2）Comsol Multiphysics怎樣選擇CPU
答：不同求解器有不同的多核并行計(jì)算特點(diǎn)，具體情況具體分析，參考測(cè)試數(shù)據(jù)
3）Comsol Multiphysics運(yùn)行為什么會(huì)內(nèi)存不夠
答：網(wǎng)格劃分過(guò)細(xì)過(guò)大，造成數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)模大，超出內(nèi)存容量，通過(guò)優(yōu)化或簡(jiǎn)化模型可以降低計(jì)算量，少占用內(nèi)存
4）Comsol Multiphysics求解速度為什么這么慢
答：可能原因CPU核數(shù)、頻率不合理，也可能是內(nèi)存容量不夠，如果是集群，網(wǎng)絡(luò)延遲大，另外跟網(wǎng)格劃分過(guò)細(xì)有關(guān)系，計(jì)算量太大，算不動(dòng)，具體情況具體分析
5）為什么在超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行求解計(jì)算，還不如單機(jī)快
答：多核并行有限度，超級(jí)計(jì)算機(jī)cpu核數(shù)多，但頻率普遍太低（通常不超過(guò)3GHz），某些計(jì)算需要有限多核和高頻（越高越好），才是最理想的計(jì)算架構(gòu)，另外也可能軟件授權(quán)的核數(shù)有限制
如果你用那些所謂的大品牌機(jī)器，跑程序計(jì)算不理想或?qū)ζ鋵?zhuān)業(yè)服務(wù)不滿意，可以看看我們的方案，也可以通過(guò)測(cè)試體驗(yàn)，我們可以針對(duì)不同的計(jì)算規(guī)?；蝾A(yù)算，量身定制出最快的硬件配置架構(gòu)，歡迎技術(shù)咨詢
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