【摘要】：隨著虛擬化技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的科學(xué)計(jì)算應(yīng)用運(yùn)行在云計(jì)算資源之上。MPI編程模型是一種消息傳遞編程模型，大多數(shù)科學(xué)計(jì)算應(yīng)用都是基于這種消息傳遞編程模型的高性能計(jì)算應(yīng)用，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)I/O負(fù)載較為敏感。MPI應(yīng)用是一類廣泛應(yīng)用的由多個(gè)進(jìn)程協(xié)同工作的并行計(jì)算應(yīng)用，在云計(jì)算環(huán)境下，其進(jìn)程運(yùn)行在多個(gè)不同的虛擬機(jī)之中。在IaaS模式下，通常采用虛擬化技術(shù)將物理機(jī)分割為多個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)，，如何將多個(gè)虛擬機(jī)部署成為滿足MPI應(yīng)用程序的并行計(jì)算環(huán)境，以及如何調(diào)度組成該并行計(jì)算環(huán)境的多個(gè)虛擬機(jī)，是云計(jì)算環(huán)境下運(yùn)行MPI應(yīng)用程序所面臨的重要問(wèn)題。 針對(duì)上述這個(gè)重要問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算環(huán)境下面向MPI應(yīng)用的服務(wù)部署系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了一種基于網(wǎng)絡(luò)I/O負(fù)載均衡的虛擬機(jī)放置算法作為系統(tǒng)的虛擬機(jī)調(diào)度算法。系統(tǒng)的核心模塊面向MPI應(yīng)用的虛擬集群創(chuàng)建模塊解決了IaaS模式下獨(dú)立虛擬機(jī)不能滿足MPI應(yīng)用的問(wèn)題，并在該模塊的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了面向MPI應(yīng)用的作業(yè)托管功能。創(chuàng)建面向MPI應(yīng)用的虛擬集群的基本思路：將虛擬集群所需的組件預(yù)先部署到虛擬機(jī)鏡像中；基于虛擬機(jī)模板，調(diào)用IaaS的接口創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)，采用SSH遠(yuǎn)程操作技術(shù)動(dòng)態(tài)配置虛擬機(jī)中的組件，使其正常工作�；诰W(wǎng)絡(luò)I/O負(fù)載均衡的虛擬機(jī)放置算法的基本思路：基于監(jiān)控信息預(yù)測(cè)MPI應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)I/O的消耗；采用二分搜索算法搜索物理節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)I/O負(fù)載上限，在此限制之下，建立以虛擬機(jī)和物理節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)的有向網(wǎng)絡(luò)圖模型，最后基于該模型求解虛擬機(jī)放置矩陣。 基于Linux操作系統(tǒng)和Apache平臺(tái)，采用Python、HTML、JavaScript等語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算環(huán)境下面向MPI應(yīng)用的服務(wù)部署系統(tǒng)。功能測(cè)試表明：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)建面向MPI應(yīng)用的并行計(jì)算環(huán)境虛擬集群和面向MPI應(yīng)用的作業(yè)托管功能。性能測(cè)試表明：與貪心算法進(jìn)行比較，在作業(yè)消耗的計(jì)算時(shí)間、單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)總的網(wǎng)絡(luò)I/O吞吐量、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)I/O負(fù)載均衡三個(gè)方面，基于網(wǎng)絡(luò)I/O負(fù)載均衡的虛擬機(jī)放置算法均有更好的表現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP302

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本文編號(hào)：2546387