ZENTURIO: A Grid Service-Based Tool for Optimising Parallel and Grid Applications

ZENTURIO [R. Prodan and T. Fahringer, ZENTURIO: A Grid Middleware-based Tool for Experiment Management of Parallel and Distributed Applications, Journal of Parallel and Distributed Computing, 2003. http://authors.elsevier.com/sd/article/S0743731503001977 (to appear)] is a semi-automatic experiment management tool for performance and parameter studies of parallel and distributed applications on cluster and Grid architectures. ZENTURIO has been designed as an Open Grid Services Architecture (OGSA) – compliant Grid application built on top of standard Web and Grid services technologies. In this paper we first comparatively present various issues from our transition to an Open Grid Services Infrastructure (OGSI) – compliant prototype. Then we introduce a generic framework for solving NP-complete optimisation problems for parallel and Grid applications. We present a case study on high throughput scheduling for large sets of computational tasks on the Grid using genetic algorithms. Our algorithm has a complexity of and delivers a fivefold improvement in solution over 500 generations in a Grid with uniformly distributed computational resources. This research is supported by the Austrian Science Fund as part of the Aurora project under contract SFBF1104.     

网格环境下并行算法的实现

网格环境可以利用网格上限制的异构的资源．为广域网上实现超大规模并行计算提供了新方法。通过Globus Toolkit构建了网格环境，介绍了网格环境下的并行任务的实现方法，并以二叉树的后序遍历算法和服务查找算法为例，给出了几个复杂问题的并行实现实例，测试效果良好，体现了网格环境下大规模计算的优势。     

一个结构网格并行CFD程序的单机性能优化

从单机性能优化角度对一个高阶精度结构网格CFI)并行程序进行了优化。通过识别关键变量并对其进行 常量参数化优化,使编译器能够实现更高级别的针对性优化;根据程序数据结构特点及访问模式,设计了分级数据缓 存技术,使程序主要计算代码能够以更优的方式访问主要数据结构,提高了访存空间局部性;进行了各种循环变换,以 优化访存性能。在国家超算长沙中心“`Tianhe—lA',并行机上的测试结果表明,相对于采用Intel编译器最高优化级别 的版本,其对10。万网格点二维翼型算例,串行程序性能提高约22.2%-28.9%;对1. 12亿网格点三角翼算例,并行 程序性能提高约13.9%-20.2%。     

Parallel Unstructured Dynamic Grid Direct Monte Carlo Simulation of Molecular Gas Dynamics and Its Applications

A new parallel dynamic unstructured grid DSMC method is presented in this paper. The code developed has been applied to the simulation of thin film deposition over microstructures. Surface deformation in such cases poses a challenge for accurate evaluation of gas flow due to the fact that the deposited film thickness is comparable to the feature size. In this study a method is developed to move the mesh at run time. Since in parallel simulation each partition moves independently of the others, a parallel version of moving mesh is proposed to synchronize the displacement of the neighboring partitions, so that there is a smooth transition from one partition to another. An efficient tool for tracking particles during simulation is also presented. Furthermore, the influence of parameters, such as sticking coefficient and aspect ratio on step coverage for a 1m wide trench by sputter deposition was studied. The results showed that the step coverage deteriorated with increasing sticking coefficient and aspect ratio.     

动态环境下网格资源发现的研究

一个典型的网格系统包括大量的资源,网格中的资源必须先被识别,然后才能应用,因此资源发现是网格环境中一个重要的问题。文中提出一个P2P系统,该系统能够检索和发现网格资源,并给网格资源定义了一些属性,在这些属性范围内,系统能够检索资源,从而能够满足任意范围内资源的需要。大量的实验表明该系统具有良好的伸缩性,更好的适应了网格资源的动态变化。     

MPI动态负载平衡策略的研究与实现

集群环境下的并行计算越来越被广泛应用,MPI是集群系统中最重要的编程工具。在并行处理过程中,负载平衡起着很重要的作用,它直接影响到整个算法的效率。文中结合MPI编程环境下的具体特点,提出了基于负载益处估价的方法来判断是否进行任务迁移,给出了负载实时监测和调度的算法,并在每个节点机上间隔性地进行测试。最后在搭建的MPI环境下,运用并行排序方法进行了验证。实验结果表明采用负载前后有了很明显的提高,特别是随着任务量不断增大的情况下提高的效果更加明显。     

MPI动态负载平衡策略的研究与实现

集群环境下的并行计算越来越被广泛应用,MPI是集群系统中最重要的编程工具.在并行处理过程中,负载平衡起着很重要的作用,它直接影响到整个算法的效率.文中结合MPI编程环境下的具体特点,提出了基于负载益处估价的方法来判断是否进行任务迁移,给出了负载实时监测和调度的算法,并在每个节点机上间隔性地进行测试.最后在搭建的MPI环境下,运用并行排序方法进行了验证.实验结果表明采用负载前后有了很明显的提高,特别是随着任务量不断增大的情况下提高的效果更加明显.     

HITGRID:基于动态规划技术的网格任务调度中间件

随着计算规模不断扩大,人们对并行计算调度的性能要求也不断提高。网格技术的出现,解决了计算资源的共享性、异构性、规模可扩展性、鲁棒性以及安全性等方面的问题,但同时也在资源调度方面带来了新的挑战。HITGRID是一个基于Globus网格工具平台上的网格调度中间件,它接收用户提交的计算任务,针对用户对计算资源提出的要求,在网格环境中查找符合条件的资源进行调度。文中讨论了将NWS预测技术封装为标准网格资源信息的方法,以及资源调度的性能模型,给出了调度中资源选择的策略。最后通过一个计算大规模N体问题的实例表明笔者的工作是有成效的。     

网格计算下大规模虚拟仿真环境应用研究

长久以来大规模虚拟仿真环境由于受到其对计算、存储、实时性等高要求的束缚未能得到广泛的应用。文中研究了网格计算技术的特点,并列出了大规模虚拟仿真环境应用与网格计算技术结合后的优势,接着分别从资源获得、时钟管理、实体交互三个方面分析了大规模虚拟仿真环境应用所存在的问题,并以解决这些问题为目的引入了网格计算技术,提出了在网格计算环境下对大规模虚拟仿真应用这些问题的解决方案。     

网格计算下大规模虚拟仿真环境应用研究

长久以来大规模虚拟仿真环境由于受到其对计算、存储、实时性等高要求的束缚未能得到广泛的应用.文中研究了网格计算技术的特点,并列出了大规模虚拟仿真环境应用与网格计算技术结合后的优势,接着分别从资源获得、时钟管理、实体交互三个方面分析了大规模虚拟仿真环境应用所存在的问题,并以解决这些问题为目的引入了网格计算技术,提出了在网格计算环境下对大规模虚拟仿真应用这些问题的解决方案.     

数据并行应用的基于伪机群的网格资源选择

为给数据并行应用选择适合的网格资源,文章给出一个伪机群的想法。非专用机群中的主机可根据资源性能偏差率构造出若干伪机群,使同一个伪机群中的资源性能彼此相近。专用机群也可被视为伪机群,故对于任何类型的应用,伪机群思想使网格资源彼此有了可比性。实验表明,拥有最高整体性能的伪机群将使应用取得最短的运行时间。     

Workflow-Based Data Parallel Applications on the EGEE Production Grid Infrastructure

Setting up and deploying complex applications on a Grid infrastructure is still challenging and the programming models are rapidly evolving. Efficiently exploiting Grid parallelism is often not straight forward. In this paper, we report on the techniques used for deploying applications on the EGEE production Grid through four experiments coming from completely different scientific areas: nuclear fusion, astrophysics and medical imaging. These applications have in common the need for manipulating huge amounts of data and all are computationally intensive. All the cases studied show that the deployment of data intensive applications require the development of more or less elaborated application-level workload management systems on top of the gLite middleware to efficiently exploit the EGEE Grid resources. In particular, the adoption of high level workflow management systems eases the integration of large scale applications while exploiting Grid parallelism transparently. Different approaches for scientific workflow management are discussed. The MOTEUR workflow manager strategy to efficiently deal with complex data flows is more particularly detailed. Without requiring specific application development, it leads to very significant speed-ups.     

并行多块结构重叠网格装配算法及应用

针对多块结构重叠网格并行装配的问题,设计了支持初始网格系统细分的多块结构重叠网格框架,并在此框架基础上提出了基于局部洞映射的并行挖洞算法、格心网格下可跨块寻点的并行搜索算法,使之可适应大规模并行数值模拟时的分布式计算环境。此算法被模块化的集成到了自主研发的大规模多块结构网格数值求解器（CCFD-MGMB）中,可支持大规模并行非定常多体分离数值模拟。并行测试结果表明,本文发展的算法具有良好的局部数据结构组织,数据可扩展性强。数值应用模拟结果表明了该算法的有效性及正确性,千核并行非定常数值计算效率（相对于64核）可达58%。     

动态网格环境下资源发现的研究

网格中资源是动态变化的,资源状态的不断改变,使得资源发现变得更为复杂。文中提出了一种适合于三层P2P结构的资源发现的算法,它利用复制技术缩短查找的时间,节省内存开销,并给出了消息传播过程中所使用的一些协议,解决了传播过程中存在的问题,更好的适应了网格资源的动态变化。     

网格环境下的信任机制研究综述

随着网格技术研究的深入与应用的逐步形成,安全性显得越来越重要.网格环境下的信任是网格计算的重要方面,也是网格安全的重要保证.文中总结了信任的基本概念与属性,对网格环境下的信任模型研究现状和研究领域进行了分析,比较了网络环境下的信任模型及信任评价方法,提出网格环境下信任领域研究要解决的主要问题.最后指出未来研究中,信任研究和应用的主要方向,为网格的进一步深入发展提供了参考.     

面向生物信息的网格工作流开发与运行环境

网格工作流系统通过组合网格计算结点上的资源为生物计算等领域的复杂计算任务提供了支持。为了解决已有系统中用户需要对流程语言细节有较深入了解以及操作和配置较为复杂等问题,设计和实现了面向生物信息领域的网格工作流开发与运行环境。生物信息领域的用户使用该系统,可以通过web的方式实现对生物计算模型较高抽象层次的在线流程设计、流程作业的提交、作业状态的管理以及计算结果的查看等操作。最后通过生物计算领域的基因计算任务说明了系统对生物信息学应用的支撑功能。     

一种网格环境下的动态负载均衡机制

负载均衡机制有利于提高广域分布式环境中资源共享和协同工作的效率。根据网格系统的特点,采用灰色预测方法,设计了一种动态资源负载均衡机制,给出了预测模型和实时预测策略以及基于该机制的负载均衡算法。该资源负载均衡机制具有以下特点：可在较小的开销下取得满意的负载均衡性能,具有网格环境下的可扩展性,能够适应网格资源动态变化的特性,解决资源发现过程中的负载均衡 问题。     

网格环境下二叉树后序遍历的一种并行算法

本文运用网格环境下的并行计算模型G-PRAM来研究二叉树的后序遍历问题,提出了二叉树后序遍历的一种并行算法,并给出示例和说明。     

网格环境下的一种动态跨域访问控制策略

针对网格环境下传统的基于角色的访问控制方式中资源共享的可扩放性和欺骗问题,提出了一种动态的访问控制方式．这种新型的访问控制方式可以根据用户的行为动态调整他的角色,在用户的权限与他的行为之间建立了联系．将该访问控制方式与信任模型结合,引入转换因子和动态角色的概念,应用到虚拟组织中,形成了基于动态角色的跨域访问控制系统．仿真结果显示,该系统能有效地实现访问控制,遏制欺骗,并具有良好的可扩放性．