先鋒光纖通道交換網(wǎng)MPI通信庫的設(shè)計.pdf

1、集群內(nèi)部節(jié)點間互聯(lián)通信技術(shù)對集群系統(tǒng)的并行計算效率、可擴展性有著重要的影響。目前流行的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有Myrinet、SCI等，但這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價格十分昂貴。由西北工業(yè)大學(xué)康繼昌教授提出的“先鋒信令尋徑式計算機網(wǎng)絡(luò)<'[1]>”具有信道靈活、通信延遲小、效率高、成本低等優(yōu)點，適合用作集群系統(tǒng)的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。本文研究基于先鋒光纖通道交換網(wǎng)的MPI并行通信庫。 在美國阿爾貢國家實驗室開發(fā)的MPICH基礎(chǔ)上，結(jié)合先鋒光纖通道交換網(wǎng)的

2、特點，設(shè)計了基于先鋒光纖通道交換網(wǎng)絡(luò)的MPI并行通信庫(簡稱FC_MPI)。針對傳統(tǒng)傳輸機制的不足提出了新的通信機制：當(dāng)數(shù)據(jù)量較小時采用傳統(tǒng)的內(nèi)核緩沖區(qū)通信方式；當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時利用“零拷貝”技術(shù)，使數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與用戶程序之間直接傳遞，消除了數(shù)據(jù)在用戶程序和內(nèi)核之間的拷貝；當(dāng)傳輸信令幀時通過“I/O域重映射”技術(shù)，由用戶程序直接對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基地址寄存器進行讀寫，減少了頻繁陷入內(nèi)核帶來的開銷。 為了使先鋒網(wǎng)應(yīng)用于中尺度大氣數(shù)值模擬

3、，通過對國際上廣泛使用的中尺度數(shù)值氣象預(yù)報模式MM5的分析，設(shè)計了FC_MPI的MPI層點對點通信和群組通信接口。并給出了將MM5移植到先鋒光纖交換網(wǎng)絡(luò)并行通信環(huán)境的方法及要點。 本論文的研究得到國家863計劃引導(dǎo)項目“中尺度數(shù)值天氣預(yù)報大規(guī)模并行計算高性能網(wǎng)絡(luò)開發(fā)”(2003AA001018)的資助。于2006年8月通過了科技部驗收，將應(yīng)用于浙江太極信息技術(shù)有限公司的“華云神箭高性能氣象數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)”中，為各級氣象部門提供準(zhǔn)確