黑科技揭祕：如何通過阿里雲超算，使得汽車模擬效率提升25%

摘要： 在汽車行業，過去有一句俗話，一輛車從設計到下線，“至少要11輛真實碰撞試驗”，今天，在現代化的汽車製造業，通過長期發展的設計和模擬軟體，幾乎所有的環節，都可以做到設計與模擬一體化的高效能運算實現，這一進步的背後需要依賴更強的平行計算叢集和靈活的資料流動，以及實現複雜演算法的工業模擬軟體。 ...

在汽車行業，過去有一句俗話，一輛車從設計到下線，“至少要11輛真實碰撞試驗”，今天，在現代化的汽車製造業，通過長期發展的設計和模擬軟體，幾乎所有的環節，都可以做到設計與模擬一體化的高效能運算實現，這一進步的背後需要依賴更強的平行計算叢集和靈活的資料流動，以及實現複雜演算法的工業模擬軟體。

2018杭州雲棲大會主論壇上，阿里雲高效能計算髮布環節對比演示了風洞汽車模型實驗和數字模擬風洞。

展示環節首先通過風洞裝置模型，現場以煙流法的方式展示了在不同風速條件下煙流經過模型車的不同軌跡，解釋了傳統汽車風洞實驗的大致流程，並且大幅提升了測試效率。

這次演示背後的兩大核心是SCC超級計算叢集和E-HPC：使用阿里雲SCC超級計算叢集，結合E-HPC建立叢集及集諦效能分析等操作流程，以視覺化的形式展示ANSYS流體動力學軟體基於SCC和E-HPC彈性高效能運算服務進行求解運算後的結果。

雲上超級計算叢集SCC

現場進行ANSYS Fluent F1賽車模型流體動力模擬計算的HPC叢集計算節點由超級計算叢集scch5例項組成。

SCC基於阿里雲新一代彈性裸金屬（神龍）伺服器，既具備了雲端計算的彈性資源優勢，又擁有了物理機的效能，在此之上加入高速RDMA互聯支援，大幅提升網路效能，顯著提高大規模叢集加速比，這也是SCC獨有的特點。

如果用公式表達的話：SCC = 彈性裸金屬伺服器+ RDMA網路；用阿里雲高效能運算負責人、資深技術專家何萬青的話說，“SCC擁有虛擬機器的心臟，物理機的肌肉，高速的神經。”

彈性裸金屬伺服器（ECS Bare Metal Instance）計算效能與傳統物理機無差別，具有安全物理隔離的特點。

RDMA（Remote Direct MemoryAccess）是一種直接儲存器訪問技術，它將資料直接從一臺計算機的記憶體傳輸到另一臺計算機，無需雙方作業系統的介入。這允許高通量、低延遲的網路通訊，尤其適合在大規模平行計算機叢集中使用，SCC使用的是RDMA 的方案之一——RoCE網路。

彈性高效能運算E-HPC

如果說SCC提供的是高效能運算基礎設施，那麼E-HPC則為使用者提供了一站式全業務流程的公共雲HPC服務。

E-HPC通過整合PBS pro/Slurm等HPC排程器提供了並行排程功能，基於阿里雲管控能力實現了根據負載進行叢集規模自動伸縮，基於VPC網路及RoCE網路架構提供了並行通訊支援，由超算容器Shifter提供了容器部署功能，專門針對雲上並行作業開發的集諦提供了效能監控分析和“效能大資料”積聚優化引擎。

在演示中，E-HPC提供了並行排程，自動擴容和並行通訊支援，使得大規模模擬成為可能。

相比傳統超算中心以及自建IDC叢集，E-HPC的優勢也很明顯：

相比傳統超算中心，E-HPC可按需購買，無需排期，即買即用；例項種類多，可根據應用需求購置最適合的計算資源配比；充分複用阿里雲產品，大大提高了資料安全性和高可用性。

相比自建IDC叢集，E-HPC 可節約巨量 CAPEX 投入，包括但不限於硬體系統費用，軟體許可證費用 （如ANSYS支援雲上elastic license），伺服器機房建設，電力和製冷費用，平日運作的維護支援費用等，而且無需顧慮硬體升級換代，公共雲確保了極強的可擴充套件性。

目前，阿里雲HPC已經廣泛應用於製造業以及科學計算等領域：上汽集團乘用車採用SCC叢集進行混合模擬，整體提升25%效率；安世亞太基於SCC叢集為客戶提供HPC解決方案，總體成本下降20%以上；大連化物所國家重點實驗室使用E-HPC叢集做分子動力學模擬計算，相對上一代GPU叢集效率提升200% 。