材料计算用PC-Cluster的构建与性能分析

论文摘要

简要介绍了构建PC-Cluster（集群）的目的、意义及应用环境,CASTEP（Cambridge Sequential Total Energy Package）软件的主要功能、适用范围及安装方法,Ganglia（监控软件）的安装、运行结果及截图;阐述了构建10节点Cluster集群所需的软、硬件条件,以及无密码远程访问的实现方法;以纤锌矿结构的氮化硼（W-BN）模型为例,应用所构建的集群,监控和分析了“计算时间与CPU数目间的关系曲线”、“计算时间与K点数间的关系曲线”,给出了晶格常数,得出了能带和态密度图像;运用CASTEP模块对ZnO的能带、态密度进行研究,并计算了ZnO本征缺陷（Vo）。计算结果表明,任务的计算时间的倒数与系统所用的CPU数目,在一定范围内是近似正比关系,可是当CPU的数目增加到一定数目的时候,计算时间反而会增长,而且计算的时间不仅与CPU数目有关,还与K点的对应关系有关,倘若CPU的个数是K点数的一个因子,则明显会缩短计算时间。运用CASTEP模块对W-BN模型和ZnO模型进行研究,证实了W-BN属于典型的间接带隙半导体结构,ZnO属于典型的直接带隙半导体结构。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 序言
• 第二章 Cluster 简介
• 第三章 材料计算软件CASTEP 简介
• 3.1 CASTEP 软件介绍
• 3.2 CASTEP 软件的主要功能
• 第四章 集群的构建
• 4.1 硬件
• 4.2 软件
• 4.2.1 系统搭建
• 4.2.2 网卡的激活
• 4.2.3 Linux 系统网络配置
• 4.3 无密码远程访问的实现
• 4.3.1 生成钥匙对
• 4.3.2 配置公钥
• 4.4 CASTEP 安装及许可证的安装
• 4.4.1 安装HP-MPI 并行环境
• 4.4.2 安装License Pack
• 4.4.3 安装MS 软件
• 4.4.4 NFS 挂载
• 4.4.5 编辑安装目录/share/data/machine.LINUX
• 第五章 集群性能监控——Ganglia
• 5.1 Ganglia 简介
• 5.2 Ganglia 安装
• 5.2.1 Ganglia 依赖的包的安装
• 5.2.2 Ganglia 的安装及配置文件的设置
• 5.2.3 web 页面浏览及操作配置文件
• 5.3 运行结果
• 第六章 并行收益及实例
• 6.1 CASTEP 软件的应用
• 6.1.1 建构模型
• 6.1.2 计算任务的设置
• 6.1.3 结构优化任务的设置
• 6.1.4 计算体系性质的设置
• 6.1.5 计算结果的分析
• 6.2 运用CASTEP 模块对ZnO 进行研究
• 6.2.1 计算模型和计算方法
• 6.2.2 ZnO 几何优化和能带
• 6.2.3 ZnO 的能带态密度
• 6.2.4 ZnO 本征缺陷（Vo）的理论计算
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢