一种适用于机群系统的用户层消息传递机制

网络通信中的软件开销是目前影响机群系统性能的瓶颈,为了提高机群系统的通信性能,提出了一种用于机群系统的用户层快速消息传递机制ULFM(user-levelfastmessage),并在TH-GBNet上加以实现.ULFM以通信缓冲区的管理为核心设计了一种易于实现的用户层网络访问接口,通过综合采用用户层网络接口访问、零拷贝数据传递、精简通信协议等技术,可以有效地降低机群系统的通信开销,为应用程序提供实际的低延迟、高带宽的通信性能.在TH-GBNet的实现中,ULFM节点间16字节数据包的单向延迟减小到仅为6μs,2K字节数据包的带宽达40MB/s.     

提高工作站机群系统通信性能方法的研究

工作站机群系统是目前并行处理技术的研究特点之一，而春网络通信的性能又是机群系统的关键。本文在分析影响系统性能因素的基础上，从软、硬件两方面着重讨论了高速网络技术，精简通信协议和Ａｃｔｉｖｅ Ｍｅｓｓａｇｅ通信机制等提高网络通信性能的方法。     

POE机群系统通信机制的性能分析

本文通过实例运行和数据传输率的测试，对工作站机群系统ＰＯＥ的通信机制性能进行了，分析，进而提出一些改进性能的措施，认为一个高数据传输的通信机制应该具有精简协议、良好拓扑结构和专门通信处理单元等特点。     

适用于工作站机群系统高性能计算的快速消息传递协议

消息传递系统对于工作站机群系统的计算性能是至关重要的．随着网络设备性能的飞速提高,传统的TCP／IP协议中不必要的开销已经成为通信速度的瓶颈．为了能够充分利用高速硬件的通信潜能,介绍了一种专门为Myrinet设计的新的通信协议——FMP．该协议包含网络部分和本地部分,是一个精简的通信协议．物理层假定是不会出错的,因此该协议十分简单而高效．与TCP／IP相比,该协议的性能有了很大的提高．介绍了该协议中的关键技术,并展示了部分结果     

LBS—基于PVM的动态任务负载平衡系统

负载平衡问题是影响工作站机群系统并行计算性能的一个重要因素。     

面向机群互连网络的智能网卡设计

在机群系统中,机群的互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响。机群系统要求互连网络具有高带宽、低延迟、高可靠等特性,因而通常需要研究专用的网络以满足这一要求。该文介绍了一种面向机群系统互连网络的基于i960VH的智能网卡的设计和实现方法,该网卡采用可编程逻辑器件EPLD实现网络接口设计,采用DMA方式提高网络传输带宽,采用全流水方式减小网络传输延迟,并通过将通讯协议下载到网卡上来执行以提高计算和通讯的重叠。实测表明,在不包括上层协议的情况下,网卡到网卡的传输延迟为3us,节点到节点数据传送带宽可达500Mbit/s。     

基于快速消息传递的高性能PVM

并行虚拟机(parallelvirtualmachine,简称PVM)是并行工作站机群系统中流行的并行软件环境之一.分析了PVM的实现机制,指出PVM低效的原因,并给了基于高速精简通信层调整消息传递(fastmessagepassing,简称FMP)的高性能PVM(high-performancePVM,简称HPVM)的详细设计和实现.     

一种基于检查点的卷回恢复与进程迁移系统*

ChaRM是一种并行程序后向故障恢复与进程迁移系统.它不仅实现了对工作站机群系统瞬时故障的恢复,而且通过检查点设置时的Mirror存储技术和进程迁移技术,实现了对机群系统结点永久故障的恢复,并支持系统软硬件的在线维护、处理机资源的排他/限时使用和动态负载平衡等功能.文章主要介绍ChaRM系统的检查点设置与回卷恢复、进程迁移等实现技术,并给出了部分性能评测结果.     

PVFS文件系统吞吐率分析和改进

1.引言近年来工作站机群系统以其低成本、高性能而日益成为高性能计算的潮流。尽管机群系统为许多应用提供丁高性能的计算平台,但是其相对低速的文件系统成为了系统的瓶颈,因此提高机群文件系统的性能具有重要的意义。吞吐率是指在单位时间内所处理的作业数,它是评价系统性能的一个重要指标。PVFS是一个机群文件系统,目前在大规模并行计算     

NFS和PVFS文件系统吞吐率分析

随着工作站机群系统的迅猛发展,I/O瓶颈问题也日益严重。性能优良的机群文件系统对机群系统而言至关重要。吞吐率是指在单位时间内所处理的作业数,它是评价系统性能的一个重要指标。该文首先简要介绍了NFS和PVFS这两个比较有代表性的文件系统,然后比较了NFS和PVFS的吞吐率,给出了详细的测试数据。最后对NFS、PVFS吞吐率差异的产生原因和影响吞吐率的关键因素进行了较详细的分析,并给出了自己的结论。     

FMP:一种适用于机群系统的快速消息传递机制

目前，网络通信软件的处理开销已成为影响机群系统性能的瓶颈，为了提高机群系统的网络性能，本文设计了一种用于机群系统的快速消息传递机制ＦＭＰ，并在Ｍｙｒｉｎｅｔ网络上加以实现。在Ｕｌｔｒａ２上的测试表明，ＦＭＰ单字节数据包单向通信延迟为１１．２μｓ，８Ｋ数据包网络带宽达到３３８Ｍｂ／ｓ，较好地发挥了Ｍｙｒｉｎｅｔ网络硬件的性能，达到了减少通信开销，提高网络带宽的目的。     

曙光超级服务器上DMPI和DPVM的设计

介绍了运行于曙光超级服务器上的DMPI和DPVM的设计与实现。DMPI支持RMA和动态进程管理的功能。DMPI和DPVM在对ADI层进行灵活有效的扩展(DADI-E)的基础上提供了一个高性能的通信层。该文对DADI-E的特点进行了阐述,包括RMA机制、动态进程管理和对PVM的支持。而且,DMPI还提供了一个特殊的数据通路———流水发送,它可以改善DMPI的带宽,使之接近于底层通信协议的带宽峰值。最后还给出了DMPI和DPVM在Myinet卡上的性能指标。     

基于Myrinet的高性能VIA设计与实现

Virtual interface architecture(VIA)建立了一种低延迟、高带宽的通信模型,定义了集群系统中用户层高性能通信规范的标准.通过分析VIA的进展、原理及当前的实现,在Myrinet上设计并实现了一个符合VIA规范的高性能用户层通信软件MyVIA.首先定义了MyVIA的设计原理和框架;然后针对MyVIA实现的不同层次,通过与BerkeleyVIA的比较,提出了UTLB、连续物理内存和可变长NIC内存管理、基于资源和DMA chain的流水线处理、物理描述子环和物理描述子动态缓存等多项优化技术.通过性能的分析比较表明,MyVIA发送4KB数据包时的带宽可达到250MB/s,最小单边延迟为8.46(s.与目前其他VIA实现相比,MyVIA的性能有了较为显著的提高.     

基于Myrinet/GM的多通道通信

通信子系统对并行系统的计算效率有重要影响,大规模应用对并行平台的通信性能和可用性提出了挑战性的要求.多通道通信技术通过并行采用多路网络链路互连来提高并行系统通信性能和可用性.首先分析了多进程复用网络对通信性能的影响,然后以Myrinet/GM网络平台为基础,提出了基于网络接口层的通信链路动态选择与分配策略,设计和实现了支持多路Myrinet网络并行通信的协议层MNC.MNC支持通信进程平等,充分地利用多路Myrinet网络链路资源.在使用2路Myrinet互连的PC机群平台上,MNC进程间通信带宽相对于单链路提高了约34%,有效地提高了应用层通信性能.     

Towards Scalable Java HPC with Hybrid and Native Communication Devices in MPJ Express

MPJ Express is a messaging system that allows application developers to parallelize their compute-intensive sequential Java codes on High Performance Computing clusters and multicore processors. In this paper, we extend MPJ Express software to provide two new communication devices. The first device—called hybrid—enables MPJ Express to exploit hybrid parallelism on cluster of multicore processors by sitting on top of existing shared memory and network communication devices. The second device—called native—uses JNI wrappers in interfacing MPJ Express to native MPI implementations like MPICH and Open MPI. We evaluate performance of these devices on a range of interconnects including 1G/10G Ethernet, 10G Myrinet and 40G InfiniBand. In addition, we analyze and evaluate the cost of MPJ Express buffering layer and compare it with the performance numbers of other Java MPI libraries. Our performance evaluation reveals that the native device allows MPJ Express to achieve comparable performance to native MPI libraries—for latency and bandwidth of point-to-point and collective communications—which is a significant gain in performance compared to existing communication devices. The hybrid communication device—without any modifications at application level—also helps parallel applications achieve better speedups and scalability by exploiting multicore architecture. Our performance evaluation quantifies the cost incurred by buffering and its impact on overall performance of software. We witnessed comparative performance as both new devices improve application performance and achieve upto 90 % of the theoretical bandwidth available without application rewriting effort—including NAS Parallel Benchmarks, point-to-point and collective communication.     

User-level network interface protocols

Modern high speed local area networks offer great potential for communication intensive applications, but their performance is limited by the use of traditional communication protocols, such as TCP/IP. In most cases, these protocols require that all network access be through the operating system, which adds significant overhead to both the transmission path (typically a system call and data copy) and the receive path (typically an interrupt, a system call, and a data copy). To address this performance problem, several user level communication architectures have been developed that remove the operating system from the critical communication path. The article describes six important issues to consider in designing communication protocols for user level architectures. The issues discussed focus on the performance and semantics of a communication system. These issues include data transfer, address translation, protection, and control transfer mechanisms, as well as the issues of reliability and multicast. To provide a basis for analyzing these issues, the authors present a simple network interface protocol for Myricom's Myrinet network, which has a programmable network interface. Researchers can thus explore many protocol design options, and several groups have designed communication systems for Myrinet. The authors refer to 11 such systems, all of which differ significantly in how they resolve these design issues but all of which aim for high performance and provide a lean, low level, and more or less generic communication facility     

矿井WMN多媒体应急通信系统多跳传输性能改进

由于矿井无线Mesh网络（WMN）多媒体应急通信系统的多跳传输存在基准带宽较低、多跳传输带宽衰减率较大的问题,对其多跳传输性能进行改进。提出了一种矿井WMN多媒体应急通信系统骨干传输链路的网络结构,并建立了其传输模型,研究了对其传输性能产生影响的主要因素。提出了基于802.11n的多跳Mesh骨干传输网络的多模Mesh节点结构,解决了矿井WMN多媒体应急通信系统多跳传输的两个难题。实验结果表明其具有超过165Mbps的基准带宽,并且在60Mbps的限速应用环境下,每跳的带宽衰减小于1%,基本满足了矿井多媒体业务传输的应用需求。     

面向机群系统的高速光纤传输网络接口卡设计

针对机群系统的通信瓶颈问题,研究一种新型的以“信令寻径式交换技术”为核心的高速光纤传输交换网络。本文分析了信令寻径式交换网络通信协议,在此基础上设计并实现了基于光纤通道技术的高速网络接口卡。该网卡针对大小数据包的特点,分别对各种类型的帧进行专门设计,具有较高的通信效率。测试结果表明,由该网络接口卡组成点对点网络,其单向传输延时为4.22µs,通信带宽高达993.8Mbps,最大链路利用率为93.53％。目前,该网络接口卡性能稳定,运行状况良好,能满足机群系统通信需要。