安裝HPL軟件

# 安裝mpich

wget http://www.mpich.org/static/downloads/3.3/mpich-3.3.tar.gz -P ~/software/

tar zxf ~/software/mpich-3.3.tar.gz

cd mpich-3.3

./configure --prefix=/opt/sysoft/mpich-3.3 && make -j 4 && make install

cd .. && rm -rf mpich-3.3

echo 'export PKG_CONFIG_PATH=/opt/sysoft/mpich-3.3/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH' > ~/.bashrc.mpich

echo 'export LD_LIBRARY_PATH=/opt/sysoft/mpich-3.3/lib:$LD_LIBRARY_PATH' >> ~/.bashrc.mpich

echo 'export C_INCLUDE_PATH=/opt/sysoft/mpich-3.3/include:$C_INCLUDE_PATH' >> ~/.bashrc.mpich

echo 'export PATH=/opt/sysoft/mpich-3.3/bin/:$PATH' >> ~/.bashrc.mpich

source ~/.bashrc.mpich

# 安裝openblas

sudo yum -y install openblas openblas-devel

# 若是CentOS8系統

sudo dnf --enablerepo=PowerTools install gcc-fortran openblas openblas-devel

# 安裝hpl

wget http://www.netlib.org/benchmark/hpl/hpl-2.3.tar.gz

tar zxf hpl-2.3.tar.gz

cd hpl-2.3/

source ~/.bashrc.mpich

./configure --prefix=/opt/sysoft/hpl-2.3

make -j 8

make install

cd ../ && rm -rf hpl-2.3

在當前目錄下生成HPL的配置文件HPL.dat，該配置文件適合72核心的單節點服務器。

HPLinpack benchmark input file

Innovative Computing Laboratory, University of Tennessee

HPL.out output file name (if any)

6 device out (6=stdout,7=stderr,file)

1 # of problems sizes (N)

82944 Ns

1 # of NBs

144 NBs

0 PMAP process mapping (0=Row-,1=Column-major)

1 # of process grids (P x Q)

8 Ps

9 Qs

16.0 threshold

2 # of panel fact

2 1 0 PFACTs (0=left, 1=Crout, 2=Right)

1 # of recursive stopping criterium

2 4 NBMINs (>= 1)

1 # of panels in recursion

2 NDIVs

1 # of recursive panel fact.

1 0 2 RFACTs (0=left, 1=Crout, 2=Right)

1 # of broadcast

0 BCASTs (0=1rg,1=1rM,2=2rg,3=2rM,4=Lng,5=LnM)

1 # of lookahead depth

0 DEPTHs (>=0)

2 SWAP (0=bin-exch,1=long,2=mix)

64 swapping threshold

0 L1 in (0=transposed,1=no-transposed) form

0 U in (0=transposed,1=no-transposed) form

1 Equilibration (0=no,1=yes)

8 memory alignment in double (> 0)

配置文件中的重要參數如下：

1 # of problems sizes (N)

設置程序運行時使用的 N 值的個數。

82944 Ns

設置程序運行時使用的 N 值。上一個參數的值有多大，此處則輸入對應個數的 N 值。N 值為Linpack進行浮點運算的問題規模。求解問題規模為N時，Linpack浮點運算次數 = 2 / 3 * N^3 - 2 * N^2。再測得系統計算所消耗的時間T，即可算出浮點運算每秒次數FLOPS值。需注意內存和計算時間消耗隨該值增大呈指數級增加，內存消耗=N*N*8。比如該參數值為20000時消耗3.2GB內存，設置為30000時消耗約7.2GB內存。在HPL軟件進行計算時，該值設置越大，有效計算所占的比例也越大，其結果FLOPS值越大。此外，該值推薦設置為 P * Q * NB 的整數倍。

1 # of NBs

設置程序運行時使用的 NB 值的個數。

144 NBs

設置數據分塊數量，有利于并行化計算。上一個參數的值有多大，此處則輸入對應個數的 NB 值。推薦設置為 P * Q 的整數倍。要計算的問題規模比較大，將這些計算均勻分配給各個CPU核心。

1 # of process grids (P x Q)

設置程序運行時使用的 P x Q 的個數。

8 Ps

9 Qs

設置并行化和多線程的CPU使用個數。盡可能讓P和Q相等，并使兩者的乘積為服務器的CPU總核心數，使P <= Q，也最好使P值為2的n次方。上一個參數設置有多大，則此處輸入對應個數的P和Q值。

2 # of panel fact

2 1 0 PFACTs (0=left, 1=Crout, 2=Right)

設置panel fact的值個數。上面設置了使用2種panel fact參數，下一個參數雖然有3個值，于是HPL運行時選取使用前兩個值。

后面還有幾個這樣的參數設置。但是對結果影響不大。只有前面的N, NB, P 和 Q 對結果影響較大。特別是 N 值影響最大。

運行HPL程序進行FLOPS計算

/opt/sysoft/mpich-3.3/bin/mpirun -np 72 /opt/sysoft/hpl-2.3/bin/xhpl

程序運行需要當前目錄下存在HPL.date配置文件。

程序運行的注意事項：

(1)mpirun的-np參數值是服務器的CPU總核心數。對應著參數文件種 P * Q 的值。要求 -np 參數的值 >= P * Q，否則程序報錯。

(2)HPL若使用超線程后總CPU線程數來進行計算，其FLOPS值更低，比用總核心數低約20%。

(3)若可以的話，設置不同的參數來讓HPL程序運行多次，取其最高值(峰值)作為服務的FLOPS計算性能。

(4)配置以 # 開始的參數用于設置多個值，程序有7個參數可以設置不同的多個值，于是排列組合后可以運行很多次，選擇最大值作為FLOPS計算峰值。

(5)當設置多種參數值，會很消耗計算時間，且其結果都相差不大，則可以考慮節約時間，不用設置太多的參數值。

(6)程序第一個運行種CPU剛喚醒，導致其有效計算所占的比例要小些，其結果會差些，特別是N值設置不夠大時更明顯，推薦至少有2次運行。

(7)設置稍大的 N 值，讓每次Linpack程序運行時間長度超過200秒,則獲得的結果更準確些。若運行時間太長，則感覺很費時間。

程序結果如下。按上面的配置文件，設置了2個不同的參數運行。第一次運行的結果一般較低，直接看第二次的結果作為服務器的計算性能：1297 Gflops。

================================================================================

T/V N NB P Q Time Gflops

--------------------------------------------------------------------------------

WR00C2R2 82944 144 8 9 311.44 1.2215e+03

HPL_pdgesv() start time Sat Apr 10 06:32:55 2021

HPL_pdgesv() end time Sat Apr 10 06:38:06 2021

--------------------------------------------------------------------------------

||Ax-b||_oo/(eps*(||A||_oo*||x||_oo+||b||_oo)*N)= 1.11497782e-03 ...... PASSED

================================================================================

T/V N NB P Q Time Gflops

--------------------------------------------------------------------------------

WR00C2C2 82944 144 8 9 293.31 1.2970e+03

HPL_pdgesv() start time Sat Apr 10 06:38:15 2021

HPL_pdgesv() end time Sat Apr 10 06:43:09 2021

--------------------------------------------------------------------------------

||Ax-b||_oo/(eps*(||A||_oo*||x||_oo+||b||_oo)*N)= 1.07067674e-03 ...... PASSED

================================================================================

使用HPL對一些服務器的FLOPS測試結果如下：

服務器型號 CPU型號數量 整體FLOPS 系統

惠普DL580G9 E7-8890 V3 * 4 1297.0 GFlops CentOS7

華為RH5885H V3 E7-4890 V2 * 4 904.68 GFlops CentOS7

華為RH5885H V3 E7-4890 V2 * 4 614.23 GFlops CentOS8

惠普DL980G7 E7-4870 * 4 339.53 GFlops CentOS8

總結

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