單個(gè)計(jì)算機(jī)性能的提高和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,給高性能計(jì)算領(lǐng)域帶來(lái)了一種新的計(jì)算方式——聚合網(wǎng)絡(luò)中閑散資源進(jìn)行大規(guī)模超級(jí)計(jì)算。在該方式下,如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的、分布的計(jì)算資源間的協(xié)作,完成復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題的求解是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。本文在全面研究分布式計(jì)算中的協(xié)作技術(shù)的基礎(chǔ)上,依據(jù)實(shí)際的需求通過(guò)分析權(quán)衡,選擇元組空間技術(shù)用來(lái)解決計(jì)算資源的協(xié)作問(wèn)題。深入研究了元組空間中基于生成通信的任務(wù)協(xié)作機(jī)制。充分利用生成通信中通信雙方在空間和時(shí)間上的分離的特性,選擇主從模型設(shè)計(jì)了基于元組空間的任務(wù)協(xié)作系統(tǒng)。整個(gè)設(shè)計(jì)遵循關(guān)注分離的原則,將用戶(hù)關(guān)注的元組空間數(shù)據(jù)傳遞功能與元組空間管理功能分離,分別設(shè)計(jì)了并行編程函數(shù)庫(kù)和元組空間管理子系統(tǒng)。具體實(shí)現(xiàn)上,使用分層封裝的策略為用戶(hù)提供了并行編程函數(shù)庫(kù)。在元組空間管理子系統(tǒng)中,針對(duì)單一元組空間集中訪(fǎng)問(wèn)的通信瓶頸問(wèn)題,提出了集中控制下的分層多元組空間結(jié)構(gòu),通過(guò)構(gòu)建多元組空間和數(shù)據(jù)分布,實(shí)現(xiàn)集中通信的分散化。元組空間的存儲(chǔ)管理借鑒了虛擬存儲(chǔ)的思想,采用數(shù)據(jù)在內(nèi)、外存交換的方法隱藏元組空間的真實(shí)容量。最后使用檢查點(diǎn)和訪(fǎng)問(wèn)控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的容錯(cuò)和安全。測(cè)試結(jié)果表明,協(xié)作系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)... 

【文章來(lái)源】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

控制驅(qū)動(dòng)協(xié)同模型

從元組空間中取任務(wù)并且只取一個(gè)任務(wù)，只要元組空間中還有任務(wù)元組存在，所有的從進(jìn)程都會(huì)投入到計(jì)算當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的負(fù)載均衡，提高了資源的利用率。協(xié)作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖20所示。仙仙的盆 .rrr創(chuàng)創(chuàng)建元組空間間放放任務(wù)及參數(shù)數(shù)娜娜待回收結(jié)果果一—一一知叫卜一-一一一取任務(wù)放結(jié)果...協(xié)隨比 .rrr取取任務(wù) 務(wù)執(zhí)執(zhí)行 行放放回執(zhí)行結(jié)果 果皿皿Od謐 rrr取取任務(wù) 務(wù)執(zhí)執(zhí)行 行’’放回執(zhí)行結(jié)果果皿皿Od舊 rrr取取任務(wù) 務(wù)...執(zhí)行 行放放回執(zhí)行結(jié)果 果圖20基于元組空間的協(xié)作系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)協(xié)作系統(tǒng)由三部分組成:主控節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)和元組空間。主控節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)通過(guò)元組空間互相協(xié)作、共同執(zhí)行并行任務(wù)。主控節(jié)點(diǎn):創(chuàng)建元組空間、分配任務(wù)、回收結(jié)果。計(jì)算節(jié)點(diǎn):獲取任務(wù)、進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完成后將結(jié)果返回給主控節(jié)點(diǎn)，然后再獲取下一個(gè)任務(wù)計(jì)算，直到取不到任務(wù)為止。元組空間(共享區(qū)):在并行任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，主控節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)通過(guò)共享區(qū)進(jìn)行任務(wù)、結(jié)果等各種數(shù)據(jù)的傳遞。2.軟件體系結(jié)構(gòu)依照SoC原則，以用戶(hù)的關(guān)注點(diǎn)作為分離的依據(jù)，從軟件設(shè)計(jì)角度上述系統(tǒng)包括以下三部分:并行編程函數(shù)庫(kù)、元組空間管理子系統(tǒng)、元組空間的具體實(shí)現(xiàn)。并行編程函數(shù)庫(kù)提供了一整套對(duì)元組空間操作的API，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算任務(wù)和結(jié)果的存取。主要包括:任務(wù)變量傳遞的操作、任務(wù)的傳遞操作、任務(wù)參數(shù)的傳遞操作、結(jié)果的傳遞操作等。這是網(wǎng)絡(luò)群機(jī)系統(tǒng)用戶(hù)所看到協(xié)作系統(tǒng)的全部視圖，具體的實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)都是透明的。元組空間管理子系統(tǒng)具體負(fù)責(zé)共享區(qū)的管理

信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文整個(gè)系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)及與其它層次的關(guān)系如圖21所示。元組協(xié)作系統(tǒng)空間元元組空間應(yīng)用程序 序一一…音音音音音音音音音音音音一一 一_光組空聞管理子系統(tǒng)--------一_〕少 少一一 一一一、 、占占 占 ---一一一節(jié)卿一 ____}}}分布并行計(jì)算平臺(tái) ::: 1111111222224444455555666666666 777777777777777777777777777777777圖21協(xié)作系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)及關(guān)系圖4.3協(xié)作系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)從軟件體系結(jié)構(gòu)圖可以看出元組空間管理子系統(tǒng)是協(xié)作系統(tǒng)的核心部分，是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。同時(shí)為了使協(xié)作系統(tǒng)具有一定的容錯(cuò)性，提高系統(tǒng)的健壯性，在最后一部分我們進(jìn)行了容錯(cuò)設(shè)計(jì)。4.3.1并行函數(shù)庫(kù)的設(shè)計(jì)并行函數(shù)庫(kù)是協(xié)作系統(tǒng)提供給用戶(hù)基于元組空間的并行程序開(kāi)發(fā)的編程接口。這種通過(guò)提供簡(jiǎn)單接口從而向用戶(hù)隱藏內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法能使程序更容易理解和維護(hù)，而且可以大大減少出錯(cuò)的可能性。具體說(shuō)來(lái)，程序員現(xiàn)在可以將精力集中在計(jì)算任務(wù)本身而不是并行中的控制與協(xié)同。1.設(shè)計(jì)目標(biāo)在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，并行函數(shù)庫(kù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)總結(jié)概括起來(lái)有三個(gè)方面:(l)較好的通信性能;(2)程序的可移植性;(3)較完善的功能。具體的說(shuō)，包括以下幾個(gè)方面:》提供應(yīng)用程序編程接口�！诽岣咄ㄐ判��！房稍诋悩�(gòu)環(huán)境下提供實(shí)現(xiàn)�！诽峁┑慕涌诜奖鉉語(yǔ)言的調(diào)用(其它語(yǔ)言陸續(xù)支持)。》定義的接口盡量向標(biāo)準(zhǔn)的接口靠攏(如MPI，PVM等)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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