BWA運行中，CPI很高,結(jié)合CPU的利用率和CPI的數(shù)值，可以看出BWA并不是浮點運算密集型應(yīng)用，這是由BWA的算法決定，BWA通過B-W轉(zhuǎn)換將基因組序列按一定規(guī)則壓縮并建立索引，再通過查找和回溯來定位讀段，BWA主要進行查收，匹配，這些操作都不是浮點型的操作，因此BWA不是一個浮點密集型的應(yīng)用。
圖：浪潮天眼監(jiān)測內(nèi)存容量、內(nèi)存帶寬使用情況
BWA運行中，單節(jié)點運行，內(nèi)存帶寬也是周期性變化，和CPU利用率表現(xiàn)一致，每10s內(nèi)存帶寬出現(xiàn)一次峰值。內(nèi)存容量逐漸增大，這是由于運行初始階段需要將數(shù)據(jù)寫進內(nèi)存。本算例內(nèi)存占用45GB，BWA的內(nèi)存需求，和算例規(guī)模密切相關(guān)，如reads長度，reads大小等。經(jīng)過測試統(tǒng)計，內(nèi)存需求基本是輸入的待比對序列大小的5-6倍。
圖：浪潮天眼監(jiān)測磁盤讀寫使用情況
BWA運行中，單節(jié)點運行，在初始運行時要讀入輸入文件，磁盤讀帶寬也是和算例的大小是相關(guān)聯(lián)的，本算例的最大讀帶寬340MB/s;磁盤寫也是呈現(xiàn)階段性，最高峰220MB/s。
整體剖析
為更加詳細分析BWA的應(yīng)用特征，我們用取一個時間段的CPU利用率、內(nèi)存帶寬、磁盤讀寫進行分析，如下：
在同一時間點(5-7s)，在該時間段時CPU利用率較低，IDLE上升，此時內(nèi)存帶寬也隨之降低;而在此時，我們可以看出磁盤的讀達到350MB/s;可以說明是由于此時刻磁盤讀數(shù)據(jù)造成CPU利用率以及內(nèi)存帶寬的下降;當數(shù)據(jù)讀完成后，讀帶寬下降，CPU利用率和內(nèi)存帶寬增高，如此呈現(xiàn)出周期性的變化。
特征總結(jié)
序列比對應(yīng)用BWA的CPU利用率上下波動，內(nèi)存容量和算例密切相關(guān)，整體內(nèi)存容量需求適中;磁盤壓力較大，其實階段大規(guī)模讀入輸入文件，每過一段時間有一次較大讀操作，這是由于BWA的代碼中指定，每過一段時間，要讀入1000個reads。
基因計算行業(yè)特征
在基因計算中還涵蓋其他資源占用較多的應(yīng)用，我們不能在此一一列出使用TEYE監(jiān)控的數(shù)據(jù)，我們經(jīng)過長期的積累，通過信號圖的方式總結(jié)應(yīng)用的特點，下面列出BWA和序列拼接應(yīng)用VELVET的資源使用情況，其中信號強度越大代表在改方面的資源占用越多。VELVET應(yīng)用在內(nèi)存容量和內(nèi)存帶寬方面都有非常大的需求，因此在資源配置方面一定要綜合考慮各方面的需求。
基因計算集群配置方案建議
根據(jù)以上基因測序軟件的普遍特點，我們也給出了如下的集群配置建議：
(1)基因比對、拼接等計算非浮點密集型計算應(yīng)用，CPU利用率、idle%呈現(xiàn)規(guī)律性交替變化，并且程序起始階段CPU利用率低，主要進行IO處理，高主頻可加快進度，雙路節(jié)點配置Intel E5-2680V4是個不錯的選擇;
(2)內(nèi)存帶寬隨CPU利用率交替變化并且峰值并不高，浪潮NX5440M4單節(jié)點配足8根DDR4 2400MHz內(nèi)存提供153.6GB/s的帶寬可充分保障內(nèi)存帶寬需求;內(nèi)存容量需求較大，基本上是輸入序列大小的5-6倍，單節(jié)點搭配8條16GB或32GB內(nèi)存即可滿足中小規(guī)模算例需求;對于大規(guī)模的基因拼接、比對計算，內(nèi)存容量建議配置在1-2TB以上，浪潮大內(nèi)存節(jié)點TS860G3最大可配至12TB內(nèi)存，可充分保障計算需求。
(3)網(wǎng)絡(luò)壓力較低，僅在讀寫IO時涉及到較多網(wǎng)絡(luò)傳輸，普通以太萬兆即可滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，選擇IB網(wǎng)絡(luò)或Intel OPA網(wǎng)絡(luò)也會在一定程度上降低延遲，提升效率。
(4)存儲讀寫壓力適中，磁盤讀寫均呈現(xiàn)階段性，如本測試案例，中小規(guī)模算例存儲讀寫峰值帶寬均在500MB/s以下，選用浪潮存儲服務(wù)器NF5460M4即可滿足需求;大規(guī)模算例如人體全基因組比對、拼接等，在程序初始階段輸入文件磁盤讀取、計算結(jié)果磁盤寫階段對存儲的帶寬壓力會比較大，此時建議選擇浪潮AS13000或浪潮Tstor2000并行文件存儲系統(tǒng)，可提供GB/s以上的帶寬，更好的應(yīng)對存儲壓力。