基于消息傳遞的并行計(jì)算環(huán)境設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，從PC到工作站集群等可擴(kuò)展計(jì)算機(jī)集群正逐步成為高性能和大規(guī)模計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)之一。如何更有效的開(kāi)發(fā)工作站集群的計(jì)算能力的想法已經(jīng)在高性能計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)得到了高度重視，集群計(jì)算已經(jīng)被認(rèn)為是未來(lái)解決大小科學(xué)和商業(yè)計(jì)算的主流方案。而如何發(fā)揮出集群系統(tǒng)的強(qiáng)大計(jì)算能力，這需要許多軟、硬件環(huán)境的支持。 基于消息傳遞機(jī)制的并行計(jì)算環(huán)境為這種高性能集群計(jì)算提供了強(qiáng)有力的支持。這是因?yàn)椴⑿杏?jì)算環(huán)境使用多計(jì)算機(jī)來(lái)

2、求解問(wèn)題，它比使用單一計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度要快，因?yàn)槎嘤?jì)算機(jī)比單計(jì)算機(jī)擁有更大的總存儲(chǔ)容量和處理能力。而消息傳遞機(jī)制為并行計(jì)算環(huán)境提供一種方便且強(qiáng)大的通信機(jī)制。 在本文中，我們根據(jù)并行計(jì)算的基本原理，獨(dú)立設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于消息傳遞的并行計(jì)算環(huán)境。它采用了多計(jì)算節(jié)點(diǎn)加管理控制節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)。系統(tǒng)中存在一個(gè)主服務(wù)器(管理控制節(jié)點(diǎn))，其主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)中其它多臺(tái)從服務(wù)器(計(jì)算節(jié)點(diǎn))進(jìn)行管理和控制。此外，主、從服務(wù)器之間還進(jìn)行各類數(shù)據(jù)消息的

3、發(fā)送和接收。為了實(shí)時(shí)地了解系統(tǒng)中各從服務(wù)器的運(yùn)行狀況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立的性能監(jiān)視器，它定期收集從服務(wù)器的各項(xiàng)負(fù)載信息，并發(fā)送給主服務(wù)器，主服務(wù)器根據(jù)收集到的從服務(wù)器的負(fù)載情況對(duì)客戶作業(yè)進(jìn)行調(diào)度。當(dāng)客戶機(jī)向系統(tǒng)發(fā)出并行計(jì)算請(qǐng)求時(shí)，主服務(wù)器將接受客戶提交的主計(jì)算任務(wù)，并根據(jù)調(diào)度策略選擇合適的從服務(wù)器來(lái)處理主計(jì)算任務(wù)所派生的子任務(wù)。另外，為了方便并行程序開(kāi)發(fā)人員完成基于本并行計(jì)算系統(tǒng)的并行程序的開(kāi)發(fā)，我們還提供了它的編程接口。 本文

4、所做的主要工作如下： 1.分析了并行機(jī)和集群系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模型以及它們的軟件平臺(tái)： 2．深入研究了并行編程中的實(shí)際問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)機(jī)制、并行編程語(yǔ)言及環(huán)境。 3．以自己的方式設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于消息傳遞的并行計(jì)算環(huán)境，它不依賴于任何現(xiàn)有的并行編程環(huán)境，可以較為高效的處理用戶提交的并行作業(yè)，具有一定的實(shí)用性和可靠性。 4．為用戶開(kāi)發(fā)基于本系統(tǒng)的并行應(yīng)用提供了編程接口，開(kāi)發(fā)人員只需在程序鏈接時(shí)加入提供的C語(yǔ)言函數(shù)