地震勘探集成环境资源监控研究与实现

利用网格技术建设地震勘探集成环境高性能计算平台基础设施的过程中,监控系统不仅要为位于不同管理域、分布异构的高性能资源管理提供资源全局视图,方便对资源管理和控制,还要为分布环境下资源的选择、任务的调度与执行提供指导信息．本文提出了面向地震勘探领域的高性能应用网格监控系统体系结构,建立了监控信息数据模型,在GlobusToolkit信息服务组件的基础上扩展了信息采集功能和信息查询接口,并基于Websphere为高性能计算资源的信息查询与监控提供了资源实体的统一视图和可视化管理Portal．经测试,系统运行稳定,可扩展性强．     

Agent技术在网格计算中的应用

网格计算的异构性、动态性和可扩展性对分布式计算技术提出了挑战。当前的分布式计算都是基于传统的Client／Server模式，通过远程过程调用或消息传递等方式实现跨平台操作，比较适合稳定的网络环境和应用场合，难以适应网格计算的要求。通过对agent技术的特点和优点的分析，提出了在网格计算中应用agent技术的思想，提出了agent技术在网格计算中的应用模型和六个应用方向，讨论了在网格计算中应用agent技术存在的问题，最后展望了agent技术在网格计算中的应用前景。     

一种基于蚁群算法的网格任务调度方法

网格资源具有动态变化,广域分布及系统异构的特性,如何分配调度这些资源成为网格计算研究领域一个重要研究课题。国内外在网格任务调度研究上已经做了大量工作,但是这些算法大多是基于计算网格的,不能很好的适应服务网格环境下存在任务相关性的调度,同时在适应网格的动态性、异构性上也存在不足。针对目前网格调度机制存在的问题,提出了一种基于蚁群算法的服务网格任务动态调度方法,仿真实验结果表明该算法具有较好的性能和自适应性。     

面向高能物理计算的网格文件系统

针对网格环境下高能物理计算的需求,基于现有的网格中间件,提出并设计了一个网格文件系统HEP-GridFS,目的是将异构的、动态变化的、大规模的网格存储资源虚拟成单一的、稳定的文件系统视图,并根据用户实际需求提供不同的服务质量。描述了它的体系结构以及关键技术,主要包括名字服务、存储资源管理、数据复制、用户访问接口、工作流程等。     

基于网格实现的汽轮机基础优化设计

工程优化设计往往需要进行大规模的数值计算,拥有大量闲置资源的网格环境为建立这种高性能计算平台提供了可能.但是网格资源的动态性、异构性和分布性的本质特征,阻碍了网格技术在工程应用上的普及.为了利用网格环境中大量的闲置资源来协同解决实际工程中复杂的优化设计问题,建立了一个4层结构的高性能网格计算平台,并利用Kriging近似模型,在该平台上开发了以减轻基础重量和降低基础振幅为目的的多目标汽轮机优化设计的网格算法.使用该算法,在网格平台上对两个汽轮机基础进行了优化设计,与序列线性规划方法的结果比较表明所开发的优化算法有较高的计算精度.还分析了当使用不同数量的计算节点时网格的加速情况,说明所发展的优化方法能够在网格环境中高效地运行,搭建的网格平台也适合于工程优化设计.     

基于计算期望的网格资源管理模型

网格环境下的计算资源具有分布性,异构性,动态性的特征,并分别属于不同的组织,使网格资源管理相对分布式计算环境或集群环境下的资源管理更加复杂.在计算经济模型的基础上,提出了一种基于计算期望的网格资源管理模型.模型将计算任务抽象成对计算期望的描述,以实现灵活高效的网格资源管理和调度.通过可变价格策略,反映了网格内资源的供求关系,并对基于预留的Qos保证进行了初步的讨论.     

网格环境下的航空发动机集成设计与分布仿真研究

建立了一个开发航空发动机分布仿真的系统环境．该环境中子模型具有自治性,子模型的设计者可以根据自己的需要选择所使用的工具,定义变量以及他们与其他设计者之间的关系．应用新兴的网格技术建立了一个集成设计和分布仿真的环境框架,它可以灵活地建立和修改基于部件对象模型建立起来的航空发动机模型,并尝试解决仿真中存在的多学科耦合以及大计算量的问题．该框架具有图形化界面,可以方便地更改发动机的参数和结构,其所具有网格技术的易扩展性也为今后建立更复杂的发动机模型提供了良好的平台．研究人员可以应用该系统提供的可扩展设计和仿真环境,灵活地组建新的航空发动机模型并进行仿真．     

An agent-based approach for dynamic adjustment of scheduled jobs in computational grids

Grid computing is a newly developed technology for complex systems with large-scale resource sharing, wide-area communication, and multi-institutional collaboration. Grid scheduling is an important infrastructure in the grid computing environment. Most of the existing grids scheduling methods focus on maximizing processor utilization without taking grid load into consideration. This may lead to significant inefficiencies in performance such as large job queues and processing delays. In this paper, we propose a multiagent-based scheduling system for computational grids with a new approach. Agent technology is suitable for a computational grid because of the dynamic, heterogeneous, and autonomous nature of the grid. The main idea of the proposed system is a combination of a static scheduling using a fixed scheduling algorithm and a dynamic adjustment through the autonomous behavior of agents. The superiority of the proposed system, in reducing the load of the grid and minimizing the response time for executing user applications, is demonstrated by simulation experiments.     

基于属性和任务的网格授权研究

网格计算作为一种新的分布式计算基础架构,因其资源、服务的异构、动态等特征,决定了安全机制的重要性.访问控制是安全的一个重要的部分.现有的网格授权模型多是基于传统的访问控制方式,没有考虑到网格环境中主体属性和对象属性的多样性,以及具体的任务和执行环境.在借鉴和使用控制模型的基础上,提出一种基于属性和任务的网格授权模型.该模型在考虑主体属性和对象属性的同时,结合具体的任务和执行环境进行授权,并能够在主体属性和对象属性发生变动的情况下,实现动态授权,从而在一定程度上避免了滥用权限的现象.     

基于网格的煤矿安全应用网格体系研究

煤矿安全应用工作中数据信息分布、计算资源闲置、异构以及计算功能单一严重制约着行业应用和信息化的发展。网格（grid）是新一代高性能计算环境和信息服务基础设施,能够实现动态跨地域的资源共享和协同工作。该文基于新兴的网格技术,参照OGSA体系,提出并构建了从信息获取、处理到应用的完整的煤矿安全应用网格（CMSAG）体系结构。同时结合行业应用需求,着重研究了其资源表示、资源管理、存储访问以及数据缓存等关键技术,最后通过具体应用示例的工作流程论证了该网格体系的应用模式。     

基于扩展计算网的分层网格工作流支撑环境

针对实现资源共享和协同工作的网格技术应用研究与发展现状，提出了分层网格工作流体系结构:在设计层利用网格工作流逻辑和网格工作流语义建模网格工作流，在运行层利用网格工作流调度引擎和网格工作流实施引擎完成任务的实施，在资源层通过网格中间件和运行层交互。为支持上述结构，在(扩展)工作流网和计算网基础上，定义了扩展计算网模型。最后以实例说明了分层网格工作流建模支撑环境的具体应用。     

基于网格环境中的量化评估信任模型

网格计算系统是由地理上分布的,异构的计算机和资源组成,它是一个分布式的高性能计算机环境,通过网络连接,用户可以透明地共享这些资源.但其本身具有动态性和不确定性,给区域间网格实体的合作带来一系列安全问题.所以网格环境中的信任问题,成为当前网格研究的一个热点.在本文中,把信任划分为身份信任和行为信任,提出了一种新型的量化评估信任模型,来处理网格环境中实体之间的信任关系,从而更科学、有效地解决网格环境中存在的安全问题.     

面向异构超算的结构分析高效并行计算方法

In order to exploit the efficient computing power of many integrated cores on heterogeneous cluster, a multi-level and multi-granularity collaborative parallel computing method is proposed for finite element structural mechanical analysis. Computing tasks are divided into three levels: inter-node parallelism, inter-device parallelism and inter-core parallelism. Through mapping decomposablecomput- ing jobs to different hardware layers of heterogeneous MIC system, the proposed method not only effectively resolves the load balancing problem between CPU and MIC devices, but also significantly reduces the communication overheads of the system. Different engineering simulation case experiments for large scale parallel computing were conducted on “Tianhe 2” supercomputer. Up to 39000 CPU+MIC cores were employed and the finite element size of the analysis was more than 100 million units. Test results show that the proposed method can achieve good speedup and parallel computing efficiency in large scale parallel computing of finite element structural analysis. The optimized adaptation of finite element structural analysis and heterogeneous MIC computing platform is realized, which can provide reference for parallel porting and performance optimization of similar applications.     

Accelerating network applications by distributed interfaces on heterogeneous multiprocessor architectures

Hosts with several, possibly heterogeneous and/or multicore, processors provide new challenges and opportunities to accelerate applications with high communications bandwidth requirements. Many opportunities to scale these network applications with the increase in the link bandwidths are related to the exploitation of the available parallelism provided by the presence of several processing cores in the servers, not only for computing the workload of the user application but also for decreasing the overhead associated to the network interface and the system software.     

国家地质调查应用网格体系及关键技术研究

地质调查工作中数据密集、计算密集、资源分布、异构等问题制约了行业应用和信息化发展，网格(grid)是新一代高性能计算环境和信息服务基础设施，能够实现动态跨地域的资源共享和协同工作，国家地质调查应用网格(NGG)基于网格技术，以“服务”为中心，提出并构建了从信息获取、处理到应用的完整的7层体系结构，同时结合行业应用需求，着重研究资源管理、资源交易、服务等关键技术，在Petri网和图论的基础上提出了一种新的服务链模型(服务／资源网)，实现地质调查领域的资源共享和信息服务。     

计算网格的资源管理方法研究

1 引言计算网格被定义为一个通用的、大规模的计算处理虚拟系统,它由若干个分布式资源所组成。它能够提供由分布式资源所提供的不同的服务。计算网格的资源包括存储资源(如内存、磁盘、磁带等,也包括存储带宽和存储空间)、计算资源(如CPU、GPU)、网络资源(HPCswitch,LAN和WAN)以及其他资源(如客户账号,进程)等。资源管理系统从逻辑上把这     

网格环境中一种有效的Web服务资源组织机制

Web服务资源的有效组织与获取是网格计算中的关键性问题．基于OGSA(open grid service architecture)框架提出了一种有效的网格Web服务资源组织体系模型，它将Web服务资源的逻辑结构与物理资源组织分开，以层次结构的Web服务解析系统(Web services name system，WSNS)来进行Web服务资源查找与定位，以区域自治系统(area autonomy system，AAS)来进行Web服务资源的维护．详细描述了该模型的实现机制、组织协议与数据结构．通过对模型的分析和对原型系统的模拟表明该模型是合理而有效的：它可以在较小开销下获得较满意的资源组织与定位性能，能适应网格Web服务资源的异构、复杂与动态性、多级的负载平衡和良好的可扩展性．’     

一种基于内存服务的内存共享网格系统

内存密集型应用对运行环境的物理内存要求严格,在物理内存不足时将会引发大量磁盘IO,降低系统性能．传统的网络内存致力于在集群内部通过共享空闲节点的物理内存解决该问题,但受集群负载和内部网络影响较大．通过结合网络内存和服务计算、网格计算等技术,提出一种基于内存服务的内存共享网格系统——内存网格,并分析和讨论了实现内存服务的关键技术和算法．内存网格弥补了网络内存的不足,扩展了网格计算的应用范围．通过基于真实应用运行状态的模拟,证明了内存网格与网络内存相比具有性能的提高．     

一种用于网格服务部署的拓扑模型

网格可以看成是一种新兴的基础设施,它为大型的网络服务提供相应的资源支持,即组织大规模分布式的资源,包括计算能力、存储资源和带宽等。网格需要解决网络的异构性、动态性和伸缩性等问题,尤其是网格服务的部署;而网格服务部署的关键是网络拓扑。文中提出了一种用于网格服务部署的拓扑模型。该模型有明显的简单性,且具有动态的、可伸缩的特点,也考虑到了网络的异构性,可以描述那些有不对称链路、防火墙、非IP网络、非分层拓扑等复杂情况的网络拓扑。同时还给出了相应的XML描述。     

Power system observability and dynamic state estimation for stability monitoring using synchrophasor measurements

Growing penetration of intermittent resources such as renewable generations increases the risk of instability in a power grid. This paper introduces the concept of observability and its computational algorithms for a power grid monitored by the wide-area measurement system (WAMS) based on synchrophasors, e.g. phasor measurement units (PMUs). The goal is to estimate real-time states of generators, especially for potentially unstable trajectories, the information that is critical for the detection of rotor angle instability of the grid. The paper studies the number and siting of synchrophasors in a power grid so that the state of the system can be accurately estimated in the presence of instability. An unscented Kalman filter (UKF) is adopted as a tool to estimate the dynamic states that are not directly measured by synchrophasors. The theory and its computational algorithms are illustrated in detail by using a 9-bus 3-generator power system model and then tested on a 140-bus 48-generator Northeast Power Coordinating Council power grid model. Case studies on those two systems demonstrate the performance of the proposed approach using a limited number of synchrophasors for dynamic state estimation for stability assessment and its robustness against moderate inaccuracies in model parameters.