【摘要】：隨著虛擬化技術和云計算技術的發(fā)展，越來越多的科學計算應用運行在云計算資源之上。MPI編程模型是一種消息傳遞編程模型，大多數(shù)科學計算應用都是基于這種消息傳遞編程模型的高性能計算應用，其對網(wǎng)絡I/O負載較為敏感。MPI應用是一類廣泛應用的由多個進程協(xié)同工作的并行計算應用，在云計算環(huán)境下，其進程運行在多個不同的虛擬機之中。在IaaS模式下，通常采用虛擬化技術將物理機分割為多個獨立的虛擬機，，如何將多個虛擬機部署成為滿足MPI應用程序的并行計算環(huán)境，以及如何調(diào)度組成該并行計算環(huán)境的多個虛擬機，是云計算環(huán)境下運行MPI應用程序所面臨的重要問題。 針對上述這個重要問題，實現(xiàn)了云計算環(huán)境下面向MPI應用的服務部署系統(tǒng)，并設計了一種基于網(wǎng)絡I/O負載均衡的虛擬機放置算法作為系統(tǒng)的虛擬機調(diào)度算法。系統(tǒng)的核心模塊面向MPI應用的虛擬集群創(chuàng)建模塊解決了IaaS模式下獨立虛擬機不能滿足MPI應用的問題，并在該模塊的基礎之上實現(xiàn)了面向MPI應用的作業(yè)托管功能。創(chuàng)建面向MPI應用的虛擬集群的基本思路：將虛擬集群所需的組件預先部署到虛擬機鏡像中；基于虛擬機模板，調(diào)用IaaS的接口創(chuàng)建多個虛擬機，采用SSH遠程操作技術動態(tài)配置虛擬機中的組件，使其正常工作�；诰W(wǎng)絡I/O負載均衡的虛擬機放置算法的基本思路：基于監(jiān)控信息預測MPI應用對網(wǎng)絡I/O的消耗；采用二分搜索算法搜索物理節(jié)點的網(wǎng)絡I/O負載上限，在此限制之下，建立以虛擬機和物理節(jié)點為頂點的有向網(wǎng)絡圖模型，最后基于該模型求解虛擬機放置矩陣。 基于Linux操作系統(tǒng)和Apache平臺，采用Python、HTML、JavaScript等語言，實現(xiàn)了云計算環(huán)境下面向MPI應用的服務部署系統(tǒng)。功能測試表明：系統(tǒng)實現(xiàn)了創(chuàng)建面向MPI應用的并行計算環(huán)境虛擬集群和面向MPI應用的作業(yè)托管功能。性能測試表明：與貪心算法進行比較，在作業(yè)消耗的計算時間、單位時間內(nèi)系統(tǒng)總的網(wǎng)絡I/O吞吐量、系統(tǒng)的網(wǎng)絡I/O負載均衡三個方面，基于網(wǎng)絡I/O負載均衡的虛擬機放置算法均有更好的表現(xiàn)。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP302

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