【IT168 专稿】Windows HPC Server 2008 为商业主流的高性能计算带来了一种全新的力量。统一的管理部署界面帮助无论大型还是小型的计算机群集有效的降低了部署的复杂度，并且提供了一个全新的简单高效的管理体验来提升群集管理员的生产率。在之前的文章中我们已经为大家介绍了Windows HPC Server 2008的基本组成，对于使用高性能计算的用户来讲，产品的功能介绍固然重要，但是产品的解决方案对于企业用户来讲才是最为实用的，Windows HPC Server 2008在这方面也有着不俗的表现，在下面的文章中我们就来看看微软提供的解决方案的基础与优势所在。

五种网络拓扑

    Windows HPC Server 2008 中提供了五个不同的网络拓扑结构以帮助用户来配置他们自己的网络环境，基础架构以及群集节点。这五个拓扑结构的每个节点上都可以配置一到三个网卡。下图中展示的就是简单配置网络拓扑结构的网络向导。

Windows HPC Server 2008中支持的群集拓扑场景

    下面我们分别来介绍这五种拓扑的模型：

    1. Compute nodes isolated on a private network. 头节点包含两块NIC，并且在计算节点间提供网络地址转换（NAT）功能，计算节点上一块网卡连接私网，一块网卡将连接公网。

    2. All nodes on both public and private network. 一块网卡连接到企业的公网，而另一块网卡则专注于群集网络。

    3. Compute nodes isolated on private and MPI network. 头节点上有三块网卡，一块连接公网，一块连接私网，还有一块用于连接MPI网络。头节点负责实现计算节点与公网之间的NAT，而每个计算节点则要连接一个私网并且连接到一个例如MPI的高速协议。

    4. All nodes on public, private, and MPI networks. 一块网卡连接到公司的公网上，一块连接到私网上，专注于群集管理的网络，而另一块则是连接到MPI高速网络。

    5. All nodes only on public network. 在这个受限的网络场景中，每个节点只有一个网卡，Windows部署服务部署计算节点的功能将无法使用，每个计算节点必须手工安装并且激活。

    需要注意的是在上面的模型1和模型3中，计算节点都是在私网中隔离的，公网与私网间的NAT功能可以由头节点来完成，也可以是一台独立的服务器。

    网络路径的支持是 Windows HPC Server 2008新增的功能,它提供了一个高速的、硬件无关的远程直接内存存取（RDMA）网络架构 。远程直接内存存取(RDMA)是一种使一台计算机可以直接将信息传送到另一台计算机内存中的NIC特性。这项技术通过减少对带宽和处理器开销的需要降低了时延。这种效果是通过在NIC的硬件中部署一项可靠的传输协议以及支持零复制网络技术和内核内存旁路实现的。零复制网络技术使NIC可以直接与应用内存相互传输数据，从而消除了在应用内存与内核内存之间复制数据的需要。 而RDMA也正在迅速的成为高速集群和服务器区域网领域的一种基本特性。

群集和节点的部署

    目前用户面临的有关高性能计算解决方案中最大的挑战莫过于群集和节点的部署，当然对于一个只有四个节点的群集环境来说这并不是什么难事，用户可以使用光盘分别在每个节点上选择ENTER，然后在将安装好的节点添加入群集就可以了，这样的配置是非常简单的，同时也不会花费太多的时间。但是如果用户部署的环境是一个拥有数百个、甚至是上千个节点的群集时，传统的手工安装就将是一个不可想象的噩梦了。

    在高性能计算产品的上一个版本Windows Compute Cluster Server 2003中微软引入了RIS技术来自动部署这些计算节点，这一技术对于传统的手工部署节点来说已经是一个极大的进展了，Windows Compute Cluster Server 2003 利用 Active Directory 和 MMC 3.0，为用户提供了一个简单且熟悉的群集管理界面。在这个工具的帮助下，根节点的初始安装拥有了各种简化的向导和标准的必需的步骤等，而当时引入的 RIS技术 的使用又使得添加计算节点的过程就如同将计算机添加到网络，然后打开一样简单。随着时间的推移， Service Pack 1推出后, Window 部署服务(WDS) 这一部署全新解决方案加入到了 Windows Compute Cluster Server 2003中。 Windows 对于部署较大的，以及不同类型的群集具有非常大的优势。而到了 Windows HPC Server 2008这个版本, 微软延续了 Windows 部署服务这一解决方案来实现计算节点的部署。同时部署管理工具被整合到了管理控制台中，这样的设计可以帮助管理员更好的选择节点来部署并且更好的监控整个部署过程。

头节点管理部署

    同时Windows HPC Server 2008 还包括一个节点模板生成向导来引导管理员创建新的计算节点配置模板。当用户需要进行高级配置时，一个模板编译器将会为用户提供额外的功能，其中包括自动应用程序部署模板的配置等。Windows HPC Server 2008模板生成向导还支持向镜像中加入驱动。

    Windows 部署服务使用 Windows Image Format (WIM) 文件格式，并且使用多波的方式并行的部署节点。管理员使用模板生成向导来创建需要部署的节点的模板。一个节点模板包括基本的操作系统镜像，驱动，配置文件和额外的软件。

    Windows 部署服务运行在头节点上，预安装的计算节点则可以通过导入节点列表加入到群集中。或者管理员通过管理控制台上显示的被发现的节点来选择交互的节点。无论是交互式还是无人职守的部署方式，节点都是依照节点模板来进行镜像，配置和应用程序的部署。

    Windows HPC Server 2008内部整合的Windows部署服务最大的优势就在于它直接整合在管理控制台中，并且支持节点的模板和驱动的整合与升级，以及对于不同类型计算节点的部署。

    通过上面的介绍我们看到Windows HPC Server 2008 在上一代产品的基础上更好的解决了构建和管理HPC群集，部署和升级节点以及简化管理等方面的难题。各种不同类型的部署模板使得用户更加简单的实现了对于多节点群集环境的构建以及升级的操作。

管理方面

    除了部署外另一个让用户苦恼的问题就是如何有效的管理HPC解决方案，更好的完成群集及节点的日常维护工作。这个问题从传统意义上讲是一个部门与组织层面上的问题，它要求我们的信息工作者具有较高的能力，能够全面的管理和部署节点，而用户则是提交他们的各种业务需求，所有的用户都在争夺这些有限的资源。而Windows HPC Server 2008 则为用户提供了一种更加简单的管理方式，微软力争做到：

—— 为用户提供一套清晰的、具有说明性的指导方案来实现群集的部署并且监控它们的可用性

—— 为用户提供授权以及验证机制

—— 为用户创建脚本化的管理解决方案

—— 为用户提供更加简单但是更加高效的管理平台，以保证用户能够在最短的时间内确定节点的详细信息，例如：度量指标、日志以及配置状态等。

全新的用户界面

    Windows HPC Server 2008 内建了一个全新的管理平台，而这个平台是基于 System Center 用户界面的。 Windows HPC Server 2008 借助了 Windows PowerShell 命令行工具作为其基本的脚本工具。而活动目录的整合也使得群集管理员能够更轻松的实现基于角色的群集管理。全新的管理控制台主要包括六个导航栏：

—— Configuration. 在这个板块中包含一个 To Do list，主要用于设置群集的配置。这其中包含简单网络配置的网络配置向导，以及一个节点模板向导用来指导管理员 设置系统模板用于节点的升级以及应用程序的部署。

—— Node Management. 这个板块用于初始任意一个节点特殊的动作，例如部署、检测瞬间节点状态，节点的脱机和上线，或者是添加或者是移除节点。

—— Change History. 这个板块允许用户查看正在运行的操作系统的状态，以及跟踪群集中原先的系统。

—— Diagnostics. 在这个板块中，管理员可以选择一个或者一组节点来运行故障诊断程序，检测群集的关键功能，例如网络连通性、任务执行能力，配置和性能等指标。管理员可以通过测试出的结果与过去测试的结果进行对比，从而进行群集的排错操作。
——Job Management. 这个板块则是用于管理群集中任务计划和状态。

—— Reports. 这个板块用于显示群集中节点以及任务的标准报表，并且允许提供自定义报表。

管理平台

    全新的管理平台将管理与部署操作系统整合到了一个统一的控制台上。方便了用户的操作，当然所有图形界面的操作在Windows PowerShell这个全新的Windows命令行脚本工具中也都可以使用。有关PowerShell的介绍并不是本文的重点，我们会在今后的文章中加以介绍。

总结

    在探寻高性能计算的道路上， Windows HPC Server 2008 在Windows Server 2008系统的基础上提供了一套完善的平台，这一平台有效的帮助用户更加简便的管理现有架构的部署，管理以及整合工作，与此同时也有效的提升了系统管理员、应用程序开发人员以及终端用户的生产效率。

    Windows HPC Server 2008 借助x64计算的强大实力，有效解决了活动目录的安全性，并且为用户提供了一套简单实用的，可升级的HPC解决方案。同时Windows HPC Server 2008 使用标准的部署工具，节点模板来帮助用户简单快速的部署计算节点。额外的计算节点则可以像网络上简单的连接计算机一样添加到群集中。而Windows Server 2008中使用的微软消息传递接口 (MS-MPI) 目前在各种 HPC 群集中也得以广泛应用。

    此外活动目录的整合还有效的帮助管理员和用户实现基于角色的安全保护，System Center 用户界面模式的使用也为用户的管理提供了一个更加便利的工具。同时Windows HPC Server 2008 的任务计划还支持不同类型的群集以及群集上服务导向架构（SOA）的使用，纵上所述Windows HPC 2008必将在高性能计算方面为用户带来更加丰富的选择，对于中小企业来讲，微软提供的解决方案更可谓是一份不错的大礼。