【摘要】： 近年來,高性能計(jì)算技術(shù)蓬勃發(fā)展,越來越多的科學(xué)計(jì)算問題能夠通過并行程序設(shè)計(jì)得到解決。但在基礎(chǔ)理論研究等眾多領(lǐng)域,問題規(guī)模越來越大,需要更多的計(jì)算資源,所以并行計(jì)算系統(tǒng)必須隨之?dāng)U展,以提高計(jì)算能力。然而系統(tǒng)的效率并不是隨節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加而呈線性增長,當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)一定規(guī)模時(shí)會出現(xiàn)效率降低、執(zhí)行時(shí)間難以預(yù)測等問題,在異構(gòu)系統(tǒng)中這些問題更為嚴(yán)重。因此,深入了解可擴(kuò)展性將有助于對大型應(yīng)用問題的并行計(jì)算系統(tǒng)的性能做出合適的評價(jià),也有益于并行算法與并行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。 基于消息傳遞通信的Beowulf并行計(jì)算系統(tǒng)作為高性能計(jì)算的一個(gè)分支或流派,具有廉價(jià)、易管理、性價(jià)比高等眾多優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用越來越廣泛。本文主要從效率方面分析異構(gòu)Beowulf并行系統(tǒng)的可擴(kuò)展性,研究當(dāng)處理機(jī)節(jié)點(diǎn)增加時(shí),問題規(guī)模應(yīng)如何變化才能使擴(kuò)展前后的效率保持不變,并以此來預(yù)測系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。 由于異構(gòu)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)處理能力的差異,任務(wù)分配策略的好壞將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。因此,本文從研究任務(wù)分配、負(fù)載均衡出發(fā),改進(jìn)了MPICH任務(wù)分配上的缺點(diǎn),構(gòu)建了一個(gè)基于OpenPBS和MPICH的負(fù)載均衡模型。模型使用相對處理速度的概念,把每個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理能力進(jìn)行量化,調(diào)度節(jié)點(diǎn)根據(jù)每臺節(jié)點(diǎn)處理能力的權(quán)重值來分配任務(wù),以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載均衡。實(shí)驗(yàn)表明本文構(gòu)建的模型可以把任務(wù)較為合理的分配到各節(jié)點(diǎn)去執(zhí)行,為分析系統(tǒng)的可擴(kuò)展性以及可擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)提供了良好基礎(chǔ)。 目前可擴(kuò)展性研究主要集中在并行算法與并行系統(tǒng)相結(jié)合的可擴(kuò)展性上,即研究如何隨節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加而擴(kuò)展問題規(guī)模,使得執(zhí)行時(shí)間較合理且效率較高。 等效率模型揭示了由并行算法和并行系統(tǒng)共同影響下的計(jì)算性能,但它主要針對同構(gòu)系統(tǒng),沒有考慮各處理節(jié)點(diǎn)的差異。雖然異構(gòu)系統(tǒng)已經(jīng)越來越普遍,但在效率和可擴(kuò)展性的概念方面一直沒有合適的定義來研究它的特性。本文改進(jìn)了同構(gòu)系統(tǒng)下的等效率模型,提出了一個(gè)效率的定義,使它能夠同時(shí)應(yīng)用到同構(gòu)系統(tǒng)和異構(gòu)系統(tǒng),并構(gòu)建了一個(gè)適合同構(gòu)系統(tǒng)和異構(gòu)系統(tǒng)的等效率模型,找到了使擴(kuò)展前后系統(tǒng)保持相同效率的充分必要條件。由此可以分析系統(tǒng)規(guī)模和工作負(fù)載應(yīng)如何變化,才能使得擴(kuò)展前后的效率保持一致。最后,本文做了一系列實(shí)驗(yàn)用來驗(yàn)證以上理論,結(jié)果證明此方法具備有用性和有效性,較好的分析了同構(gòu)系統(tǒng)和異構(gòu)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性,能夠定量度量由物理擴(kuò)展和能力擴(kuò)展帶來的效率變化,并能夠?qū)ο到y(tǒng)的可擴(kuò)展性進(jìn)行預(yù)測。
【圖文】：

(3)節(jié)點(diǎn)配置服務(wù)節(jié)點(diǎn)主機(jī)名為“nodeo，，，IP地址為“192.168.0.100”;計(jì)算節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的主機(jī)名為“node【l…16]”，Ip地址為“ 192.168.0.[l…161”。下圖6一l是配置文件 /ete爪osts的情況。沙早凡硬

巧巧巧 16.0555lll666巧 .6111下圖6一2是根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪出的執(zhí)行時(shí)間曲線。圖6一2執(zhí)行時(shí)間曲線圖節(jié)點(diǎn)數(shù)為1時(shí)，由于沒有并行性，所以花費(fèi)時(shí)間相等。節(jié)點(diǎn)數(shù)增多時(shí)，花費(fèi)時(shí)間逐漸減少。由于(1)是直接編寫程序進(jìn)行負(fù)載分配的，所以花費(fèi)的時(shí)間最少，，(2)采用了負(fù)載均衡算法，花費(fèi)的時(shí)間和(l)相差不多，這說明負(fù)載均衡算法能夠把不同大小的任務(wù)高效合理地分配到各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)。而(3)是把大小不同的任務(wù)平均分配到處理能力不同的各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，所以花費(fèi)的時(shí)間更多。由此可見上一章建立的負(fù)載均衡模型可以把任務(wù)較合理的
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP338.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2684827