摘要：摘要據(jù)了解，借助阿里云，上汽乘用車實(shí)現(xiàn)了工程開發(fā)仿真能力升級，仿真計(jì)算效率提升了，使工程開發(fā)人員更加專注于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化，打造出世界級產(chǎn)品的高品質(zhì)。

摘要： 據(jù)了解，借助阿里云，上汽乘用車實(shí)現(xiàn)了工程開發(fā)仿真能力升級，仿真計(jì)算效率提升了25%，使工程開發(fā)人員更加專注于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化，打造出世界級產(chǎn)品的高品質(zhì)。今年北京車展上全球首秀的概念車MG X-Motion，其量產(chǎn)車的卓越整車性能正是經(jīng)過上汽仿真計(jì)算云平臺反復(fù)驗(yàn)證和優(yōu)化的。

隨著上汽集團(tuán)與阿里云的合作開展，阿里云各項(xiàng)技術(shù)逐步深入到上汽汽車研發(fā)領(lǐng)域的核心業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)落地。其中上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車分公司（以下簡稱上汽乘用車）與阿里云共建的仿真計(jì)算混合云就是新制造產(chǎn)業(yè)升級的典型代表項(xiàng)目。

上汽乘用車作為上汽集團(tuán)全資子公司，承擔(dān)著上汽自主品牌汽車的研發(fā)、制造與銷售，擁有榮威、MG兩大品牌，上海、南京和英國三地技術(shù)研發(fā)中心，上海臨港、南京浦口和英國長橋三個(gè)制造基地。伴隨上汽乘用車的市場表現(xiàn)強(qiáng)勁，車型研發(fā)工作也在持續(xù)加速升級，而為工程仿真服務(wù)的的計(jì)算資源供應(yīng)開始遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)實(shí)需求，具體表現(xiàn)為：

【研發(fā)需求強(qiáng)烈】

當(dāng)前CAE仿真計(jì)算已經(jīng)承擔(dān)非常重要的任務(wù)，普遍出現(xiàn)計(jì)算任務(wù)工況多、規(guī)模大、時(shí)間緊的情況，迫切需要快速獲取高性能計(jì)算資源；

【資源迭代滯后】

當(dāng)前上汽乘用車建設(shè)的本地HPC集群雖然經(jīng)歷多次擴(kuò)建，但是硬件資源嚴(yán)重老化，硬件資源故障率居高不下，計(jì)算性能難以滿足業(yè)務(wù)需求，且資源更新迭代速度緩慢，嚴(yán)重影響仿真研發(fā)業(yè)務(wù)進(jìn)度；

【 用戶體驗(yàn)欠佳】

仿真研發(fā)人員一直保留著傳統(tǒng)的HPC計(jì)算中心操作方式，線下前后處理與到線上求解計(jì)算，流程割裂，數(shù)據(jù)挪動頻繁，亟需建設(shè)高沉浸、全業(yè)務(wù)、CAE仿真分析在線服務(wù)平臺。

針對以上問題，2017年底上汽乘用車攜手阿里云、泛云科技建設(shè)業(yè)內(nèi)首個(gè)IaaS混合型工業(yè)仿真計(jì)算服務(wù)平臺——上汽仿真計(jì)算云SSCC（SAIC Simulation Computing Cloud），并于2018年初成功上線，再度驗(yàn)證了云計(jì)算模式在工業(yè)研發(fā)領(lǐng)域的彈性、快速與高效！

上汽仿真計(jì)算云主要由阿里云公共云集群和上汽乘用車自建集群兩大部分組成，同時(shí)通過高速專線實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)互通和計(jì)算資源的聯(lián)合調(diào)度，其中阿里云公共云集群主要提供了以下計(jì)算資源：

【HPC計(jì)算集群】HPC集群計(jì)算節(jié)點(diǎn)由超級計(jì)算集群scch5實(shí)例組成。SCC與彈性裸金屬（神龍）服務(wù)器一脈相承，既提供了云計(jì)算的成熟管控、彈性資源優(yōu)勢，又達(dá)到了物理機(jī)的性能，并在此之上加入高速RDMA互聯(lián)支持，大幅提升網(wǎng)絡(luò)性能，顯著提高大規(guī)模集群加速比。

【NAS共享文件存儲】NAS作為云上數(shù)據(jù)流的共享交通樞紐，無論是用戶提交的作業(yè)輸入，作業(yè)求解結(jié)果，后處理輸入數(shù)據(jù)，都經(jīng)由NAS中轉(zhuǎn)使得VPC內(nèi)所有計(jì)算資源可以同時(shí)訪問數(shù)據(jù)，NASplus還打通了Windows/Linux跨平臺共享數(shù)據(jù)訪問，滿足常見企業(yè)業(yè)務(wù)場景。NAS結(jié)合阿里云飛天盤古2.0最新技術(shù)，提供了高聚合帶寬，完全滿足CAE軟件的I/O性能需求，并通過多備份等手段提供了10個(gè)9的數(shù)據(jù)可用性。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模增長，還可以根據(jù)需求升級為CPFS分布式文件系統(tǒng)提供極致I/O性能。

【圖形處理集群】采用Pascal架構(gòu)的Nvidia Tesla系列企業(yè)級GPU，在提供高可用性的同時(shí)，確保在多用戶登錄使用圖形服務(wù)器時(shí)仍能生成流暢的演示動畫，快速完成模型渲染等工作，保障前/后處理工作流的完整性、可靠性。

數(shù)據(jù)顯示，平均每天500多個(gè)碰撞分析、結(jié)構(gòu)剛度分析、流體分析、NVH分析等多學(xué)科仿真計(jì)算作業(yè)在上汽仿真計(jì)算云平臺上完成，模擬了整車、發(fā)動機(jī)數(shù)百種工況。由于阿里云超級計(jì)算集群帶來的性能提升，相對本地集群節(jié)約了計(jì)算求解時(shí)間，用戶作業(yè)排隊(duì)時(shí)間也明顯縮短，工程師可以在工作時(shí)間段做更多的模型調(diào)整，提升工作效率。另外作業(yè)數(shù)據(jù)絕大部分在阿里云公共云集群閉環(huán)流動，大大減輕了本地存儲的壓力，更多歷史工程數(shù)據(jù)得以保留，為工程師做多方案對比分析提供了極大幫助。據(jù)了解，借助阿里云，上汽乘用車實(shí)現(xiàn)了工程開發(fā)仿真能力升級，仿真計(jì)算效率提升了25%，使工程開發(fā)人員更加專注于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化，打造出世界級產(chǎn)品的高品質(zhì)。今年北京車展上全球首秀的概念車MG X-Motion，其量產(chǎn)車的卓越整車性能正是經(jīng)過上汽仿真計(jì)算云平臺反復(fù)驗(yàn)證和優(yōu)化的。

上汽乘用車數(shù)據(jù)及信息系統(tǒng)部工程應(yīng)用支持高級經(jīng)理尤靜表示，阿里云與上汽自建HPC集群，性能表現(xiàn)卓越、資源彈性伸縮，大大緩解了研發(fā)需求的壓力，很好地保障了工程開發(fā)進(jìn)度。數(shù)據(jù)及信息系統(tǒng)部基礎(chǔ)設(shè)施總監(jiān)強(qiáng)斌也表示，阿里云公共云管控模式成熟，安全性符合上汽相關(guān)規(guī)范，資源開通靈活，節(jié)約了自建集群的資源投入和人力成本。據(jù)了解，混合云技術(shù)的應(yīng)用，有效推動了上汽乘用車技術(shù)中心的全球化數(shù)字研發(fā)發(fā)展進(jìn)程，符合上汽乘用車產(chǎn)品國際化的研發(fā)思維；同時(shí)這種高效合作的模式，可以快速擴(kuò)展到產(chǎn)品研發(fā)的完整業(yè)務(wù)鏈，助力上汽乘用車向終端市場快速推出符合上汽“新四化”——電動化、智能網(wǎng)聯(lián)化、共享化、國際化發(fā)展方向的汽車產(chǎn)品和出行服務(wù)。

阿里云EHPC技術(shù)特點(diǎn)

綜合IaaS/PaaS/SaaS各方面的創(chuàng)新，上汽仿真計(jì)算云表現(xiàn)出以下幾方面的技術(shù)優(yōu)勢：

第一，性能優(yōu)越

*HPC計(jì)算節(jié)點(diǎn)性能強(qiáng)勁，采用Intel Xeon Gold 6149 CPU，最新第五代Skylake架構(gòu)帶來更卓越的計(jì)算性能；

*先進(jìn)高性能網(wǎng)；絡(luò)架構(gòu)，RoCE 2 × 25 Gbps 互聯(lián)，低延遲高帶寬，大幅提升加速比；

*NASplus/CPFS共享存儲提供聚合帶寬，滿足絕大多數(shù)CAE場景需求，還可升級至CPFS文件系統(tǒng)；

集群整體性能處于國際領(lǐng)先地位

第二，SLA保證

   公共云完善穩(wěn)定的管控系統(tǒng)及宕機(jī)遷移等響應(yīng)手段，保障了單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)99.95%的可用性，確保CAE仿真計(jì)算業(yè)務(wù)的連續(xù)性。 

第三，混合云架構(gòu)

*云上VPC與本地集群通過高速通道（專線）打通成為獨(dú)立子網(wǎng)，確保數(shù)據(jù)安全互通。

*云上計(jì)算資源無縫接入本地license、調(diào)度器及SaaS等。

*出現(xiàn)超出規(guī)劃的計(jì)算資源需求（如緊急項(xiàng)目），臨時(shí)增加公共云資源是最佳應(yīng)對手段

第四，自動伸縮（*E-HPC支持）

在合理設(shè)置集群負(fù)載閾值的前提下，自動伸縮功能既可最大限度地節(jié)省公共云資源花銷，又能在高峰期消化負(fù)荷，保障CAE仿真計(jì)算求解業(yè)務(wù)順利運(yùn)作。

第五，快速POC

直接在阿里云控制臺操作公共云資源開通，分鐘級交付整個(gè)集群，即可開展測試。無需等待采購或數(shù)據(jù)中心機(jī)房規(guī)劃/安裝部署等瑣碎問題。

POC進(jìn)行時(shí)，可以選擇臨時(shí)開通超過正式環(huán)境規(guī)劃的資源量，加快CAE應(yīng)用驗(yàn)證流程

第六，Linux/Windows數(shù)據(jù)共享互通

NASplus提供了業(yè)界領(lǐng)先的NAS同時(shí)以NFS協(xié)議掛載到Linux/Windows上的重要功能，使得用戶可以在使用熟悉的Windows操作界面進(jìn)行交互式后處理操作的時(shí)候，能夠直接讀取共享存儲中的求解計(jì)算結(jié)果。

第七，彈性容量的數(shù)據(jù)閉環(huán)

用戶上傳作業(yè)輸入數(shù)據(jù)后，求解計(jì)算后的結(jié)果數(shù)據(jù)寫入NAS后即可進(jìn)入使用云上圖形服務(wù)器的后處理，形成數(shù)據(jù)閉環(huán)，安全可靠。如無特殊情況無需下載回本地。

另一方面，即使數(shù)據(jù)用量已超過規(guī)劃量（比如超出購買的容量包），公共云NAS的10PB存儲上限可完全確保數(shù)據(jù)正常寫入，求解計(jì)算幾乎不受存儲空間限制，充分保障了業(yè)務(wù)連續(xù)性

第八，完善的帳號管理使能協(xié)同開發(fā)

客戶可以通過RAM授權(quán)子帳號只讀權(quán)限的方式，讓合作伙伴登錄云上機(jī)器進(jìn)行軟件維護(hù)，錯誤排查/分析等，無需長途奔波到現(xiàn)場。共享后臺VNC鏈接也大大方便了多方討論合作。

第九，完備的SaaS服務(wù)能力

平臺內(nèi)置集群計(jì)算、虛擬應(yīng)用兩類IaaS資源入口，并根據(jù)工程軟件的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的部署、集成、調(diào)度及監(jiān)控，可以提供CAD、CAE等工程軟件在線服務(wù)：

交互類應(yīng)用：HyperWorks, EnSight, Converge Studio, Star-CCM+, Fluent, MSC.Admas，Abaqus，NCode

計(jì)算類應(yīng)用：LS-Dyna, Converge, Star-CCM+, Fluent, MSC.Nastran, NX.Nastran, MSC.Admas, NCode, OptiStruct, Abaqus, Star-CD, iSight

第十，精細(xì)化業(yè)務(wù)調(diào)度能力

基于上汽乘用車本地HPC集群、阿里云的資源差異性，結(jié)合用戶數(shù)據(jù)存儲一致性需求，平臺設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的仿真計(jì)算業(yè)務(wù)調(diào)度能力，包括并不僅限于：

1.資源配額調(diào)劑。平臺基于部門、項(xiàng)目組屬性進(jìn)行固定資源、公共資源配額約束，既可保障部門、項(xiàng)目組的剛性計(jì)算需求，亦可滿足企業(yè)層面的彈性資源調(diào)度要求；

2.IaaS資源統(tǒng)一調(diào)度。平臺通過設(shè)備分組策略，將本地HPC設(shè)備、阿里云集群實(shí)例進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，既可保證單一算例的高效并行效率，也可為海量任務(wù)提供資源快速調(diào)度；

3.用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一視圖。平臺可同時(shí)管理本地存儲與阿里云存儲，為了保障用戶數(shù)據(jù)管理體驗(yàn)，特別設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一視圖，CAE數(shù)據(jù)可與臨近資源節(jié)點(diǎn)智能匹配并發(fā)起計(jì)算或交互；

4.閑時(shí)搶占調(diào)度策略。平臺針對用戶計(jì)算業(yè)務(wù)場景，特別設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了閑時(shí)搶占調(diào)度策略，在規(guī)定時(shí)段可突破預(yù)定資源配額約束，最大化利用計(jì)算資源；

5.許可證高級調(diào)度機(jī)制。平臺針對工業(yè)軟件許可證特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一系列高級調(diào)度機(jī)制，可以為設(shè)備節(jié)點(diǎn)組、用戶組進(jìn)行許可證資源預(yù)留控制。

上汽仿真計(jì)算云SSCC (是國內(nèi)首個(gè)投入實(shí)際生產(chǎn)的CAE仿真計(jì)算混合云，可為數(shù)百人的仿真分析團(tuán)隊(duì)提供在線服務(wù)，月均完成仿真計(jì)算任務(wù)達(dá)到上萬例。

回顧項(xiàng)目歷程，同時(shí)展望中國工業(yè)自主研發(fā)的未來征程，上汽仿真計(jì)算云SSCC將會成為云計(jì)算實(shí)踐的一個(gè)重要里程碑事件，為中國企業(yè)揭示智慧工業(yè)研發(fā)云的真實(shí)能力與巨大價(jià)值：

上汽集團(tuán)已建成計(jì)算資源彈性供應(yīng)體系與靈活管控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的研發(fā)資源管理、安全可靠的核心研發(fā)數(shù)據(jù)閉環(huán)生產(chǎn)，必將完全釋放智慧研發(fā)創(chuàng)造力，進(jìn)一步提升核心研發(fā)生產(chǎn)效率； 阿里云正在為中國智造提供全面、高效的計(jì)算引擎服務(wù)，在工業(yè)仿真計(jì)算領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了不可估量的價(jià)值。

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