【摘要】： 基于開放式體系標(biāo)準(zhǔn),采用通用商業(yè)產(chǎn)品構(gòu)建的集群計(jì)算體系已在高性能計(jì)算領(lǐng)域得到大量采用,在全世界排名前500名的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,有360個(gè)為集群體系結(jié)構(gòu),占到了500強(qiáng)總數(shù)量的72%[1]。 集群系統(tǒng)是在商品化部件日益高性能、穩(wěn)定可靠、并且廉價(jià)的背景下出現(xiàn)的,人們將服務(wù)器、工作站、甚至高檔微機(jī)用高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái),用以代替價(jià)格昂貴的大型機(jī)和M PP等系統(tǒng)。集群系統(tǒng)以良好的可擴(kuò)展性和性價(jià)比,迅速成為構(gòu)建超級(jí)計(jì)算機(jī)的首選體系結(jié)構(gòu)。同時(shí),由于各種應(yīng)用系統(tǒng)大數(shù)據(jù)量處理,高密度的數(shù)據(jù)吞吐的需求也對(duì)集群系統(tǒng)的高擴(kuò)展性也提出了更高的要求。將集群調(diào)度分派功能全部分布至后端服務(wù)節(jié)點(diǎn),能夠大大降低傳統(tǒng)上提供調(diào)度及系統(tǒng)平衡負(fù)載機(jī)制的前端機(jī)的負(fù)荷,消除了系統(tǒng)擴(kuò)展功能的瓶頸。但實(shí)時(shí)性應(yīng)用苛刻的響應(yīng)時(shí)限要求也對(duì)集群體系功能提出了挑戰(zhàn)。常規(guī)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)核實(shí)時(shí)調(diào)度,集中計(jì)算資源保證了實(shí)時(shí)任務(wù)的時(shí)限。但其資源調(diào)度基于單機(jī)系統(tǒng),缺乏支持多節(jié)點(diǎn)集群體系的功能,且多用于嵌入式體系,內(nèi)存和儲(chǔ)存空間有限,難于支持集群結(jié)構(gòu)。目前通行的在中間層加入集群負(fù)載平衡調(diào)度的作法側(cè)重于荷載均衡分布,目標(biāo)是系統(tǒng)產(chǎn)出最大化,而難以滿足實(shí)時(shí)任務(wù)對(duì)響應(yīng)時(shí)限的要求。因此,研究針對(duì)開放式集群體系的實(shí)時(shí)調(diào)度機(jī)制,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同時(shí)限任務(wù)的區(qū)分,在保證實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)限的同時(shí)兼顧吞吐量的需求已經(jīng)變得十分緊迫。 本文調(diào)研了當(dāng)前集群系統(tǒng)的現(xiàn)狀,分析了實(shí)時(shí)集群系統(tǒng)的實(shí)際需求,詳細(xì)研究工作如下: ①提出了三種實(shí)時(shí)調(diào)度策略,并在Linux系統(tǒng)平臺(tái)下對(duì)實(shí)時(shí)集群系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),建立了開放式的實(shí)時(shí)集群系統(tǒng)平臺(tái)。 ②除此以外,專門研究了在系統(tǒng)超載情況下的應(yīng)對(duì)策略,提出了超載情況下緩解系統(tǒng)壓力,遏制系統(tǒng)性能惡化的任務(wù)丟棄機(jī)制。 ③在分析了當(dāng)前系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的發(fā)展趨勢(shì)并且充分考慮了Linux操作系統(tǒng)中CPU和IO之間的協(xié)調(diào)關(guān)系之后,本文作了順序服務(wù)模式和并發(fā)服務(wù)模式的研究,同時(shí)也提出了一種在并發(fā)模式下的彈性控制機(jī)制,使得多個(gè)任務(wù)能夠更加合理的在并發(fā)模式下共享系統(tǒng)資源。 ④對(duì)于現(xiàn)有RTCS系統(tǒng)的通信IO做出了優(yōu)化分析,利用開放平臺(tái)提供的IO多路復(fù)用方法提高了系統(tǒng)的響應(yīng)能力,挖掘了系統(tǒng)潛在的并行性,增強(qiáng)了前端機(jī)的處理能力。 以上各種優(yōu)化設(shè)計(jì)都得到了實(shí)驗(yàn)的證明,其總體性能均優(yōu)于原始的RTCS集群系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TP338;TP311.52
【圖文】：

們開發(fā)的實(shí)時(shí)集群系統(tǒng)面向的目標(biāo)是在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡的基礎(chǔ)據(jù)，使其獲得整體高吞吐量，單任務(wù)快速響應(yīng)時(shí)間。也就是說(shuō)任傳感器網(wǎng)絡(luò)（sensor network）信息的處理[5]。每一個(gè)后端機(jī)（對(duì) real server）只處理從任意一個(gè)傳感器交付的單個(gè)任務(wù)。而每個(gè)后向高性能科學(xué)計(jì)算任務(wù)的集群系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，它們之間有大同步協(xié)作。由此決定了這種實(shí)時(shí)集群系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于上述的實(shí)時(shí)集群系統(tǒng)采用無(wú)共享體系結(jié)構(gòu)：以太網(wǎng)交換機(jī)后端服務(wù)器傳感器

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 朱曉敏;異構(gòu)集群系統(tǒng)中實(shí)時(shí)任務(wù)若干調(diào)度問(wèn)題研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王翠萍;LSF系統(tǒng)中作業(yè)調(diào)度的研究與優(yōu)化[D];西安電子科技大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2736344