【摘要】：目前,高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到空前的水平,與此同時(shí),系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間卻顯著降低,可靠性問題日益嚴(yán)重。因此,必須采用適當(dāng)?shù)娜蒎e(cuò)技術(shù),使高性能計(jì)算應(yīng)用能夠容忍系統(tǒng)故障所引發(fā)的程序執(zhí)行錯(cuò)誤。 一段時(shí)期以來,由于共享存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)在可擴(kuò)展性方面存在局限性,應(yīng)用范圍不太廣泛,因此針對(duì)這種體系結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)技術(shù)研究相對(duì)比較缺乏。近年來,隨著多核處理器體系結(jié)構(gòu)在高性能計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,越來越多的高性能計(jì)算系統(tǒng)開始利用多核處理器進(jìn)行構(gòu)建,并且出現(xiàn)了以SMP系統(tǒng)作為結(jié)點(diǎn)的MPP系統(tǒng),因此針對(duì)共享存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)技術(shù)研究具有重要意義。 OpenMP是面向共享存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的主流的并行編程模型,本文面向OpenMP應(yīng)用級(jí)容錯(cuò)技術(shù),圍繞基于回滾-恢復(fù)的容錯(cuò)機(jī)制展開研究,主要貢獻(xiàn)在下列幾點(diǎn): 1.提出程序執(zhí)行過程中硬件故障所引起的錯(cuò)誤在程序中的傳播模型,建立錯(cuò)誤傳播圖及相關(guān)概念和分析方法,歸納錯(cuò)誤傳播的性質(zhì)與結(jié)論,為面向OpenMP的容錯(cuò)機(jī)制設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。 2.提出一種面向OpenMP程序的應(yīng)用級(jí)非阻塞式檢查點(diǎn)機(jī)制,該機(jī)制以一種擴(kuò)展的OpenMP并行數(shù)據(jù)流分析方法為基礎(chǔ),選擇必需的變量保存到檢查點(diǎn)映像,以降低計(jì)算狀態(tài)保存的開銷。 3.提出一種面向OpenMP程序的并行復(fù)算容錯(cuò)機(jī)制PR-OMP,由于程序的執(zhí)行過程中錯(cuò)誤往往僅可能發(fā)生在一個(gè)或兩個(gè)線程上,所以可以利用未發(fā)生錯(cuò)誤的線程并行地計(jì)算因錯(cuò)誤而丟失的計(jì)算任務(wù),從而降低錯(cuò)誤恢復(fù)的開銷。 4.提出一種面向OpenMP程序的冗余計(jì)算容錯(cuò)機(jī)制TriThread,使用多個(gè)冗余的計(jì)算副本同時(shí)執(zhí)行一個(gè)OpenMP程序,并在執(zhí)行過程中的某些時(shí)機(jī)上對(duì)中間的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較和投票,從而在無需計(jì)算狀態(tài)保存的前提下達(dá)到容錯(cuò)的目標(biāo)。與檢查點(diǎn)機(jī)制和并行復(fù)算機(jī)制相比,基于冗余計(jì)算的容錯(cuò)方法雖然引入更多的空間開銷,但在可擴(kuò)展性方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì),是檢查點(diǎn)技術(shù)和并行復(fù)算機(jī)制在可擴(kuò)展性受限時(shí)的替代容錯(cuò)方案。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TP338.6

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本文編號(hào)：2701578