以下方案面向结构/流体/电磁/多物理场等主流CAE/CFD应用，可直接作为立项、招标文件或深化设计的蓝本。内容分为四层：总体架构 → 硬件配置 → 软件栈 → 管理与运维。所有价格与型号取自2024年公开报价，可按需横向比价。
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一、总体架构（逻辑拓扑）
1. 资源分层
• 登录/前后处理层：2台GPU图形工作站（远程可视化+本地网格剖分）。
• 计算层：CPU计算节点 + GPU加速节点 + 胖节点（大内存）。
• 存储层：并行文件系统（Lustre）+ 冷数据对象存储。
• 网络层：InfiniBand HDR/NDR计算网 + 10/25 GbE管理网。
• 管理层：Slurm/PBS调度、Ansible批量运维、Prometheus+Grafana监控。
2. 典型规模与算力
• 5节点起步：240核 / 10 TFLOPS双精度，≈ 54万元
• 10节点扩展：480核 / 21 TFLOPS + 4×A100 GPU，≈ 103万元
• 15节点规模：720核 / 32 TFLOPS + 8×A100 GPU，≈ 150万元
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二、硬件配置清单（10节点示范）
| 角色 | 规格示例（2024年Q3） | 数量 | 备注 |
| 计算节点 | 2×Xeon Gold 5418Y (48c 2.8 GHz) / 512 GB DDR5-4800 / 1.92 TB NVMe SSD / HDR IB 100 Gbps | 10 | 可换EPYC 9654（96c）提升密度 |
| GPU扩展节点 | 2×Xeon Gold 6430 (32c) / 1 TB DDR5 / 4×NVIDIA A100 80 GB SXM / NVSwitch / 2×HDR IB | 2 | 与CPU节点分离避免PCIe冲突 |
| 胖节点 | 2×Xeon Platinum 8490H (60c) / 4 TB DDR5 / 12×7.68 TB NVMe / HDR IB | 1 | 超大模型（>10亿网格）专用 |
| 管理与登录节点 | 2×Xeon Silver 4316 (40c) / 256 GB / 960 GB SSD / 2×10 GbE | 2 | 冗余 |
| 并行存储 | • 元数据服务器：2×Xeon Silver / 256 GB / NVMe RAID1<br>• 对象存储：5×4U60盘位 JBOD / 720 TB SATA / 2×100 GbE | 1套 | 聚合带宽≥20 GB/s |
| 网络 | InfiniBand HDR 36口核心交换机 + 冗余管理交换机 | ||
| 机柜/PDU/KVM | 42U机柜×3、三相32 A PDU、16口KVM |
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三、软件栈与许可证
1. 作业调度：Slurm 23.xx（开源）或 Altair PBS Works 2024
2. 编译/并行环境：
• Intel oneAPI 2024（MPI、MKL、Fortran/C++）
• GCC 13 + OpenMPI 5
• CUDA 12.x / cuDNN / NCCL
3. CAE/CFD求解器：
• Ansys Fluent/Mechanical、COMSOL、STAR-CCM+、OpenFOAM、LS-DYNA、HFSS、CST、SimSolid
4. 前后处理：ParaView、Ensight、HyperMesh、SimLab。
5. 许可证服务器：FlexNet/FlexLM，建议Docker容器化部署，便于迁移到云。
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四、管理与运维
1. 部署自动化
• Kickstart + Ansible Playbook，2小时完成OS及HPC栈批量部署。
• 模块系统Lmod 8.x 管理多版本软件。
2. 监控告警
• Prometheus：CPU/GPU/IB/存储/温度/功耗。
• Grafana模板：直接导入ID 1860（node_exporter full）+ 2112（NVIDIA DCGM）。
• Alertmanager对接企业微信/钉钉。
3. 存储与备份
• Lustre 2.15 + Robinhood策略引擎，自动迁移30天未访问数据到对象存储。
• 每日增量快照到离线NAS，异地容灾。
4. 安全
• 计算网与管理网物理隔离，IB启用Partition Key；
• 登录节点仅暴露22/443端口，配合JumpServer堡垒机；
• 定期基线扫描（OpenSCAP + Lynis）。
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五、性能验证与基准
1. 标准算例
• Fluent 2024 R1：M6机翼 1.8亿网格，k-ω SST，1000迭代。
• 10节点CPU：≈ 14分钟；CPU+GPU混合（2×A100）：≈ 6分钟。
2. HPL/HPCG：
• HPL 1.8 TFLOPS (CPU) + 6.2 TFLOPS (GPU FP64)。
3. 网络延迟：IB HDR 2.3 µs，带宽 97 Gbps（osu_bw）。
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六、可扩展路线
• 横向：增加节点即可，Slurm无需重启；存储横向扩容至>2 PB。
• 纵向：CPU节点可升级至DDR5-5600；GPU节点可换H100/H200。
• 云上灾备：Ansible脚本可直接在阿里云E-HPC/腾讯云THPC拉起同等环境，实现混合云突发计算。
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七、预算快速估算（人民币，含13%增值税）
| 规模 | CPU节点 | GPU卡 | 存储 | 网络/其它 | 合计 |
| 5节点 | 31万 | — | 13万 | 10万 | 54万 |
| 10节点 | 62万 | 30万 | 15万 | 15万 | 122万 |
| 15节点 | 93万 | 60万 | 20万 | 20万 | 193万 |
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八、实施周期
• 需求确认+详细设计：2周
• 设备采购+到货：4–6周
• 安装、调优、培训：2周
• 试运行+验收：1周
总计：9–11周可交付上线。
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九、常见应用适配要点
| 应用 | CPU/核 | 内存/GB | GPU | 备注 |
| Fluent | 16–32 | 4–8 | √ | 支持GPU加速，建议1 GPU per 8核 |
| CFX | 8–16 | 4–6 | — | 纯CPU，MPI通信密集，IB延迟敏感 |
| HFSS | 4–8 | 16–32 | — | SMP多线程，胖节点优先 |
| LS-DYNA | 24–48 | 2–4 | — | MPP求解，网络带宽>56 Gbps |
| COMSOL | 8–32 | 4–8 | √ | 支持GPU线性加速，需单节点大内存 |
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可直接落地的下一步
1. 明确业务模型规模与峰值并发用户数，锁定节点数。
2. 发RFQ时，把“硬件配置清单”和“软件栈”直接列入技术条款。
3. 要求集成商提供实测性能报告（Fluent算例+HPL+HPCG）。
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