Comsol Multiphysics多物理场耦合单机与集群配置推荐2022v3
本文的硬件配置推荐方案更新日期为2022/07/05日
A1 多物理场耦合图形工作站硬件配置方案
A2 多物理场耦合集群硬件配置方案
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。
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， NO 自由度规模 推荐计算架构 推荐配置 1 小于300万 单机计算 8核@4.7GHz/64GB~256GB/ 2 150万~500万 集群计算 4个计算节点(32核@4.7GHz)/IB网络 3 500万~1000万 集群计算 8个计算节点(64核@4.7GHz)/IB网络 4 1000万~2000万 集群计算 16个计算节点(128核@4.7GHz)/IB网络
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
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2022/07/05）
（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300万自由度
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NO |
型号 |
主要配置 |
报价 |
备注 |
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1 |
UltraLAB A310 14864-SAA |
Intel 第12代高频处理器（12核，8核@4.8Ghz，4核3.9GHz）/64GB DDR4 3200/Quadro T400 4GB /1.92TB SSD+4TB SATA企业级/塔式(750W)/23寸图显 |
28000 |
高性价比 |
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2 |
UltraLAB A310 149128-SAA |
Intel 第12代高频处理器（16核，8核@4.9Ghz，8核@4.0GHz）/128GB DDR4 3200 /Quadro T100 4GB/1.92TB SSD+8TB SATA企业级/塔式(750W)/23寸图显 |
36500 |
小规模高速计算型 |
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3 |
UltraLAB AX420 138192-SAB |
xeon银牌4316处理器（20核@3.8Ghz）/192GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +16TB SATA企业级/塔式(750W)/23寸图显 |
45000 |
小规模计算多任务型 |
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4 |
UltraLAB EX650i 237192-SBB |
2颗Xeon 银牌4314处理器（32核@3.7Ghz）/192GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +8TB SATA企业级/塔式(750W)/23寸图显 |
50500 | 中等规模 |
| 5 | UltraLAB EX650i 237256-SBA |
2颗Xeon 银牌4316处理器（40核@3.9Ghz）/256GB DDR4 2666 RDIMM/Quadro T1000 /1.9TB SSD +8TB SATA企业级/塔式(750W)/23寸图显 |
61500 | 中等规模 |
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6 |
UltraLAB EX650i 240512-SBA |
2颗Xeon 金6354处理器（36核@4.0Ghz）/512GB DDR4 3200 RDIMM/Quadro T1000 4GB/1.9TB SSD +8TB SATA企业级/塔式(750W)/23寸图显 |
96000 | 中大规格 |
| 7 | UltraLAB Alpha730 443512-SCC |
4颗Xeon 金6244处理器（共计32核@4.3Ghz） /512GB DDR4 2933/RTX A2000/3.84TB SSD +16TB SATA企业级/双塔式(1600W冗余，静音级)/27寸-4K图显 |
199990 |
大规模高速计算型 高频+多核+高IO |
| 8 |
UltraLAB Alpha730 441768-SCB |
4颗Xeon 金6246处理器（48核@4.1Ghz）/768GB DDR4 2933 /RTX A2000/3.84TB SSD +16TB SATA企业级/双塔式(1600W冗余,静音级)/27寸-4K图显 |
235000 |
大规模计算高速计算完美 高频+多核+高IO |
| 9 | UltraLAB Alpha730 443768-PCC |
4颗Xeon 金6256处理器（48核@4.3Ghz）/768GB DDR4 2933 /RTX A4000/4TB PcieSSD +16TB SATA企业级/双塔式(1600W冗余,静音级)/27寸-4K图显 |
259000 |
超大规模计算极致完美型 高频+多核+高IO |
| 10 | UltraLAB Alpha750 4371T-PBC |
4颗Xeon 铂金8360H处理器（96核@3.7Ghz）/1.5TB DDR4 2933 /RTX A4000/1.9TB SSD/2TB PcieSSD /2*16TB SATA企业级/双塔式(1600W冗余,静音级)/27寸-4K图显 |
350000 | 多任务多用户团队超算型 |
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NO 货物名称 型号 数量 单价 小计 （一）硬件设备 1.1 计算服务器 2颗Xeon银牌4314处理器(32核3.7GHz)/256GB DDR4 /QK420/960GB SSD企业级/4U机架式(750W)/56Gbps IB网卡/无显示器 5套 64500 185000 1.2 主控服务器 2颗Xeon 银4214（24核@2.6GHz）/192GB /Quadro T1000/960GB+7.68TB高速缓存盘/56TB并行存储/4U机架式（1500w）/双56GB IB网卡/23寸图显 1套 85000 85000 1.4 计算交换机 迈络思IB交换机12口@56Gbps 1台 35000 35000 1.5 管理交换机 24口千兆电口 1台 1650 1650 1.6 KVM切换器 16口，VGA接口 1台 1800 1800 1.7 机柜 42U，服务器级，插排，托盘 1台 6500 6500 （二）集群系统 2.1 操作系统 2.2 作业调度软件 UltraLAB PSS作业调度软件（5节点） 1套 50000 50000 2.3 求解器 合计：￥502,450元 NO 货物名称 型号 数量 单价 小计 （一）硬件设备 1.1 计算节点
2颗Xeon银牌4314处理器(32核3.7GHz)/256GB DDR4 /QK420/960GB SSD企业级/4U机架式(750W)/56Gbps IB网卡/无显示器 10套 64500 645000 1.2 存储节点 2颗Xeon 银4214（24核@2.6GHz）/192GB /Quadro T1000 /960GB+7.68TB高速缓存盘/56TB并行存储/4U机架式（1500w）/双56GB IB网卡/23寸图显 1套 85000 85000 1.4 计算交换机 迈络思IB交换机12口@56Gbps 1台 35000 35000 1.5 管理交换机 24口千兆电口 1台 1650 1650 1.6 KVM切换器 16口，VGA接口 1台 1800 1800 1.7 机柜 42U，服务器级，插排，托盘 2台 6500 13000 （二）集群系统 2.1 操作系统 2.2 作业调度软件 UltraLAB PSS作业调度软件（10节点） 1套 100000 100000 2.3 求解器 合计：￥881,450元
（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 CX650 160C37-1280
集群规模：5个计算节点（160核*3.7GHz ，1280GB DDR4）
求解规模：150万~500万自由度
配置明细：
推荐方案2
集群型号：UltraLAB CX650 100C37-2T
集群规模：10个计算节点（320核*3.7GHz ，1.92TB DDR4）
求解规模：600万~1000万自由度
配置明细：
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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