并行I/O技术研究

从分析提高I／O性能的途径开始,对在分布主存的高性能计算机中利用存储系统并行性来完成数据访问的并行文件系统所涉及到的问题进行了分析和探讨,最后介绍了几个著名的并行文件系统。     

基于MPI的并行I/O方法

基于MPI-2规范的并行I/O方法,以并行矩阵乘法问题为例,比较了并行I/O和串行I/O的性能,给出了并行I/O方法的应用实例。     

基于FFT并行算法的并行I/O性能的研究

该研究对象为并行计算机的I/O性能,将任务分发给不同的处理结点,通过进程间的相互协调、有序合作完成FFT并行算法的实现。在完成任务的过程中,通过记录I/O时间与计算时间,求出I/O性能与计算性能,通过分析比较数据从而认识I/O性能的重要性。研究计算机的I/O性能对于如何进一步改进系统以及提高资源利用率具有重要意义。     

SMP机群混合编程模型研究

研究了适用于 SMP机群的混合编程模型 ,并把它划分为 Open MP MPI和 Thread MPI两类 .通过研究指出 ,Open MP MPI优于 Thread MPI.在此基础上 ,重点研究了 Open MP MPI的实现机制、粗粒度和细粒度并行化方法、循环选择、优化措施以及注意事项等 ,得出细粒度并行化的 Open MP MPI是 SMP机群编程模型的一个较好选择的结论     

I/O受限的并行加速比模型与可扩展I/O体系结构

为了缓解I/O瓶颈问题,可以从应用程序、可扩展算法、编译器和语言、运行时库、操作系统和体系结构六方面展开研究。其中,I/O体系结构是所有技术途径的关键支撑。当前并行I/O性能分析缺乏科学的理论模型为I/O体系结构设计提供理论依据。本文针对并行计算机系统的可扩展性问题,研究了I/O负载对并行计算机系统可扩展性的影响,建立了I/O受限的并行加速比性能模型,对目前大规模并行计算机系统中三种常用I/O体系结构的可扩展性进行了分析;以此为理论依据,提出了一种面向高性能计算的可扩展并行I/O系统结构。同时,还提出了几种有效降低I/O操作服务时间的策略,从而达到增强系统可扩展性的目的,为后续研究奠定了基础。     

新型并行I/O服务模型：IDDIO

并行Ｉ／Ｏ服务模型是将并行Ｉ／Ｏ子系统提供的在物理Ｉ／Ｏ带宽高效地转化为用户实际Ｉ／Ｏ带宽的关键。文中针对ＤＤＩＯ服务模型对小尺寸Ｉ／Ｏ访问的服务性能改善较小和通信开销过大的局限性,提出了新的ＩＤＤＩＯ服务模型,ＩＤＤＩＯ模型针对并行科学计算应用中同有求和独立请求的特点采用了统一的集成式界面,同时对大尺寸、小尺寸Ｉ／Ｏ访问提供了较好的优化,并采用打包、流水等技术降低了通信开销,在一定程度上消除ＤＤ     

并行文件系统与并行I/O研究

集群计算系统中并行文件系统的研究是当前计算机与网络技术中的一个热点问题,而并行I/O是缓解系统数据输入输出瓶颈的一个技术途径.论文对当前集群系统中的并行文件系统与并行I/O做了研究,阐述了研究发展的现状、关键问题等,指出了在集群计算系统中的文件组织、分布以及其在磁盘上的实现、数据的访问特性、高性能网络文件系统、系统的负载平衡与缓冲和预取策略.     

SMP机群双层计算模型设计

本从分析SMP机群的体系结构出发，推导出其双层执行模型和双层编程模型，得到SMP机群的双层计算模型，并给出了该模型软件实现方法。该双层计算模型突破了传统计算模型的单层结构，能够与SMP机群的双层体系结构无缝吻合，发挥其最佳性能。     

自主协助动态并行I/O调度策略研究

随着处理器速度和网络传输速度的快速提升，I／O成为限制计算机性能的一大瓶颈，并行I／O提供了解决这一问题的有效途径。在并行I／O的实现中，数据访问调度策略对系统的性能有着重要的影响。文章通过对集群计算中现有I／O数据访问调度策略的研究，针对调度器瓶颈问题，提出了自主协助动态I／O调度策略，实验结果表明了所提出策略的有效性。     

集群计算机系统中基于协同设计的并行I/O模拟器研究

本文的目标是在集群计算机系统中实现基于协同设计的并行I/O模拟器,主要思想是在原有并行I/O模拟器设计方法的基础上实现对模拟器的各种参数的优化选择,提高了原模拟器的各项性能,再在协同设计的理论指导下实现了设计人员知识无差别性,使原系统的功能得以增强。     

集群计算系统中并行I/O模拟器的研究与设计

论文对集群计算系统中的并行I／O技术作了分析,在理论研究基础上提出并行I／O模拟器的框架模型及研究、设计该模拟器的思路,并开发了一个并行I／O模拟器CLU—PIO—SIM的部分功能。     

并行文件系统与并行I／O研究

集群计算系统中并行文件系统的研究是当前计算机与网络技术中的一个热点问题,而并行I/O是缓解系统数据输入输出瓶颈的一个技术途径。论文对当前集群系统中的并行文件系统与并行I/O做了研究,阐述了研究发展的现状、关键问题等,指出了在集群计算系统中的文件组织、分布以及其在磁盘上的实现、数据的访问特性、高性能网络文件系统、系统的负载平衡与缓冲和预取策略。     

集群环境下I/O文件传输调度器的设计与实现

近年来研究人员对高性能计算中的并行I/O问题进行了深入研究,然而这些研究主要针对MPP问题,而对集群计算机系统中并行I/O问题的研究不多。因此,对于集群计算中的并行I/O系统进行研究是一个重要的研究课题。对集群计算中的并行I/O传输调度效率进行研究,设计了一个文件传输调度器,可以实现文件传输最快捷,节点资源最大利用,显著提高I/O节点吞吐率和反应时间。经过大量数据的测试和实验证明该调度器的有效性和适用性。     

一种集群计算系统中并行I/O文件存储分配策略

现代计算机系统性能已经由受限于CPU转变为受限于I／O，近年来研究人员对高性能计算中的并行I／O问题进行了深入研究．本论文的主要工作是对集群计算中的并行I／O子系统进行研究，提出一种文件拆分与存储分配的新策略，即：已知知识的文件拆分与分配方法(KKFDA)，该方法保证文件存储方式与访问方式的一致性，达到了提高文件访问时的本地命中率、缩短访盘响应时间的目的．算法设计与实验证明了方法的有效性．     

一种动态并行I/O调度新策略的研究

并行I/O已经成为提高分布式计算系统性能的一种重要方式,论文在研究集群计算系统并行I/O数据调度策略的基础上,提出了一种应用于分布式计算系统中的二次调度自主维护负载平衡的动态I/O调度算法(DIO_TSMB),实验结果表明了算法的有效性,最后分析了并行I/O数据调度的发展趋势。     

一种动态并行I／O调度新策略的研究

并行I／O已经成为提高分布式计算系统性能的一种重要方式，论文在研究集群计算系统并行I／O数据调度策略的基础上，提出了一种应用于分布式计算系统中的二次调度自主维护负载平衡的动态I／O调度算法（DIO_TSMB），实验结果表明了算法的有效性，最后分析了并行I／O数据调度的发展趋势。     

基于SMP集群系统的并行编程模式研究与分析

并行计算技术是计算机技术发展的重要方向之一,SMP与集群是当前主流的并行体系结构。当前并行程序设计方法主要采用基于消息传递模型的MPI和基于共享存储模型的OpenMP,两种编程模式各有特点和适用范围。对SMP集群以及MPI和OpenMP的特点进行了分析,介绍了在SMP集群系统中利用MPI和OpenMP混合编程的可行性方法。     

并行I/O技术在气候数值模式中的应用研究

在气候变化数值模拟工作中,气候数值模式运行效率主要受到计算效率和I/O效率的共同影响。目前,模式计算部分已经基本实现并行,计算效率显著提升。随着气候数值模式时空分辨率的提高,对I/O效率的需求也不断增加,数据并行I/O技术已经成为提高模式整体运行效率的有效方法之一。文中深入分析了BCC_AGCM模式串行I/O算法及NetCDF数据结构特点,采用基于MPI-IO的高层I/O库对模式I/O算法进行并行优化,优化后可支持多类气象要素并行输出,输出效率明显提升。为我国应对气候变化数值模式的运行效率优化工作,进行了有益的技术探索和积累。