Comsol Multiphysics多物理场耦合单机与集群配置推荐2019v3

时间:2019-04-02   来源:   网友评论:0   人气: 811 作者:

COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者,Comsol Multiphysics是采用有限元方法求解偏微分方程的大型仿真软件.借助这个软件工具,使工程师和科学家们可以通过模拟,赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力,使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。

Swept_Mesh_COMSOL_Desktop.png

Comsol Multiphysics求解类型
A1稳态Stationary
A2 瞬态Time-Dependent
A3 特征值Eigenvalue
A4 参数化Parametric
A5 稳态分离式Stationary segregated
A6 瞬态分离式Time dependent segregated


Comsol Multiphysics求解器两大类
B1直接求解器  UMFPACK、SPOOLS、PARDISO、Cholesky(TAUCS)等
B2迭代式求解器  GMRES、FGMRES、共轭梯度法CG、BICGStab和粗化求解器等


真实测试数据

分析:由于我们知识局限于计算机硬件,对行业应用软件算法(不同的求解器)特点了解肤浅,因此,通过运行典型算例在不同硬件配置上,观测求解时间和中间过程单多核并行特点,找到最佳硬件配置方案是一个有效实用的方法,

测试1: 算例(瞬态,约58万自由度)测试,在多核(4核、6核、8核、16核、28核)测试结果看到,Comsol Multiphysics多物理场耦合,到8核多核并行计算加速比最高,也是性价比最高,CPU核数再提升,性能幅度很低,

测试2:算力(稳态,600万自由度)测试,8核还是最佳的,单机计算时间过长,承受太重,建议用集群方式求解

厂家针对硬件配置相关描述(虽然非常详细,但关键的地方也验证了我们的测试数据,文章中提到求解器PARDISO多核并行提升,可以增加CPU核数,提升性能):
https://cn.comsol.com/support/knowledgebase/866/


计算规模划分与硬件配置推荐

NO

自由度规模

推荐计算架构

推荐配置

1

小于150

单机计算

8@4.7GHz/64GB~256GB/

2

150~500

集群计算

4个计算节点(32@4.7GHz)/IB网络

3

500~1000

集群计算

8个计算节点(64@4.7GHz)/IB网络

4

1000~2000

集群计算

16个计算节点(128@4.7GHz)/IB网络


上述 配置规格,应该是目前最快的硬件配置架构,欢迎远程测试验证

UltraLAB硬件配置方案推荐 (报价日期2019/8/26

(1)基于单机架构多物理场耦合仿真计算硬件配置推荐
求解规模:小于150万自由度

NO

型号

主要配置

报价

1

UltraLAB H380 14864-SATCA

Intel 9代高频处理器

6核@4.8Ghz/64GB DDR4

/Quadro P620 2GB

/960GB SSD+4TB SATA企业级

/塔式(750W)/23寸图显

24800

2

UltraLAB H380  15264-SATCA

Intel 9代高频处理器

8核@5.2Ghz/64GB DDR4

/Quadro P620 2GB/1.9TB SSD+4TB SATA企业级

/塔式(750W)/23寸图显

29500

3

UltraLAB AX400 147128-SBTCB

Intel 9代至尊处理器

8核@4.7Ghz/192GB DDR4 2666

/Quadro P1000 /1.9TB SSD +4TB SATA企业级 

/塔式(750W)/23寸图显

53000

4

UltraLAB AX400 146256-SBTCB

Intel 9代至尊处理器

10核@4.6Ghz/256GB DDR4 2666

/Quadro P2000

/1.9TB SSD +4TB SATA企业级 

/塔式(750W)/23寸图显

55800

5
UltraLAB AX400  145384-SBTEB

Intel 9代至尊处理器

12核@4.5Ghz/384GB DDR4 2666

/Quadro P2000

/1.9TB SSD +4TB SATA企业级 

/塔式(750W)/23寸图显

67500

 


(2)基于集群架构多物理场耦合仿真计算硬件配置推荐

推荐方案1 
集群型号:UltraLAB CT400 32C47-512
集群规模:4个计算节点(32核*4.7GHz ,768GB DDR4
求解规模:150万~500万自由度
配置明细:

NO

货物名称

型号

数量

单价

小计

(一)硬件设备

1.1

计算节点

8核@4.7Ghz/192GB DDR4 /QK420/960GB SSD企业级/4U机架式(750W)/56Gbps IB低延迟网卡/无显示器

4

37500

150000

1.2

存储节点

Xeon E3 1245v5/32GB DDR4 /Quadro P620 2GB/512GB SSD企业级+28TB SATA并行存储/4U机架式(1200W)/ 56Gbps IB低延迟网卡/23寸图显

1

48500

48500

1.4

计算交换机

迈络思IB交换机12@56Gbps

1

32500

32500

1.5

管理交换机

24口千兆电口

1

1100

1100

1.6

KVM切换器

8口,HDMI接口

1

2350

2350

1.7

机柜

42U,服务器级,插排,托盘

1

5500

5500

 

 

 

 

 

 

(二)集群系统

2.1

操作系统

 

 

 

 

2.2

作业调度软件

UltraLAB JOB-Schedule软件

4个节点

10000/节点

40000 

2.3

求解器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

合计:282,450


推荐方案2 
集群型号:UltraLAB CT400 64C47-1T
集群规模:8个计算节点(64核*4.7GHz ,1.5TB DDR4
求解规模:600万~1000万自由度
配置明细:

NO

货物名称

型号

数量

单价

小计

(一)硬件设备

1.1

计算节点

8核@4.7Ghz/192GB DDR4 /QK420/960GB SSD企业级/4U机架式(750W)/56Gbps IB低延迟网卡/无显示器

8

37500

300000

1.2

存储节点

Xeon E3 1245v5/32GB DDR4 /Quadro P620 2GB/512GB SSD企业级+28TB SATA并行存储/4U机架式(1200W)/ 56Gbps IB低延迟网卡/23寸图显

1

48500

48500

1.4

计算交换机

迈络思IB交换机12@56Gbps

1

32500

32500

1.5

管理交换机

24口千兆电口

1

1100

1100

1.6

KVM切换器

8口,HDMI接口

1

2350

2350

1.7

机柜

42U,服务器级,插排,托盘

1

5500

5500

 

 

 

 

 

 

(二)集群系统

2.1

操作系统

 

 

 

 

2.2

作业调度软件

UltraLAB JOB-Schedule软件

8个节点

10000/节点

80000 

2.3

求解器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

合计:¥475,900


常见问题
1)为什么Comsol Multiphysics运行CPU使用率只能到4%
答:很多求解是单线程的,或求解过程的某个阶段,是单线程的,这是正常的

2)Comsol Multiphysics怎样选择CPU
答:不同求解器有不同的多核并行计算特点,具体情况具体分析,参考测试数据

3)Comsol Multiphysics运行为什么会内存不够
答:网格划分过细过大,造成数据计算规模大,超出内存容量,通过优化或简化模型可以降低计算量,少占用内存

4)Comsol Multiphysics求解速度为什么这么慢
答:可能原因CPU核数、频率不合理,也可能是内存容量不够,如果是集群,网络延迟大,另外跟网格划分过细有关系,计算量太大,算不动,具体情况具体分析

5)为什么在超级计算机系统上运行求解计算,还不如单机快
答:多核并行有限度,超级计算机cpu核数多,但频率普遍太低(通常不超过3GHz),某些计算需要有限多核和高频(越高越好),才是最理想的计算架构,另外也可能软件授权的核数有限制

如果你用那些所谓的大品牌机器,跑程序计算不理想或对其专业服务不满意,可以看看我们的方案,也可以通过测试体验,我们可以针对不同的计算规模或预算,量身定制出最快的硬件配置架构,欢迎技术咨询



 

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