Linux高性能计算集群的设计与实现

计算机和网络硬件设备逐步实现商品化和标准化,PC机或工作站的性能越来越高而价格越来越便宜,同时开源Linux微内核及集群工具中间件技术也日趋成熟稳定,高性能计算集群逐渐发展起来,并成为主流的高性能计算平台。高性能计算集群逐渐替代专用、昂贵的超级计算机对大规模并行应用构建原型、调试和运行。基于PCs或工作站的高性能计算快速部署及其可靠性和可管理性研究,对高性能计算集群在科学研究和工程计算等领域的应用,促进高性能计算技术的应用方面具有深远的意义。本文以OSCAR集群为实例,部署一个五结点的集群环境并运行简单的并行测试例子。     

基于OSCAR集群的并行图像处理模型

虽然图像处理技术取得了巨大进步,然而随之也带来了不断增长的计算量.虽然pc机的计算速度有了巨大的提升,大计算量的图像处理如果在单机上运行仍然要耗费大量时间.本文介绍了解决此问题的一种有效途径--并行计算.在并行计算机上使用并行算法对数字图像进行处理,使一些计算复杂度很高和计算量很大的计算问题得到较好解决,并获得满意的结果.     

基于SNMP的集群计算环境监视系统的设计和实现

设计并实现了基于SNMP的集群计算环境的监视系统（IF-Monitor)。实现了对以集群为基础的高性能计算环境3个级别(整体计算能力,计算集群级和计算节点级)的实时监视,以及记录系统性能的历史数据等功能。     

MPI集群通信技术浅析

简要介绍了集群系统,指出其用于并行计算的工作原理,重点介绍MPI并行环境及其通信技术,并分析了MPI并行程序中的基本模式及其采用的通信技术。最后对构建MPI并行环境的集群系统进行了展望。     

大规模单核苷酸多态性位点验证的集群解决方案

随着高通量的单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)检测技术的发展,世界各地的实验研究积累了大量的SNP数据,但是目前尚无一个全面综合的SNP数据库.SNP在致病基因发现、司法鉴定、个体化医疗等方面的应用得到了极大的关注和发展,因此有必要建立一个整合的人类SNP数据库.在整合中需要进行大规模的单核苷酸多态性位点的验证,该工作通过一个自主开发的、健壮的、用户友好的生物信息学集群计算工具包EasyCluster在集群系统上得以高效完成.     

大规模单核苷酸多态性位点验证的集群解决方案*

随着高通量的单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism, SNP）检测技术的发展,世界各地的实验研究积累了大量的SNP数据,但是目前尚无一个全面综合的SNP数据库。SNP在致病基因发现、司法鉴定、个体化医疗等方面的应用得到了极大的关注和发展,因此有必要建立一个整合的人类SNP数据库。在整合中需要进行大规模的单核苷酸多态性位点的验证,该工作通过一个自主开发的、健壮的、用户友好的生物信息学集群计算工具包EasyCluster在集群系统上得以高效完成。     

工程数据库管理系统OSCAR中的联机增量备份

介绍了工程数据库管理系统OSCAR中的联机增量备份技术的设计与实现．OSCAR采用基于位图的方法,提供了联机增量备份、累积备份和完全备份功能,同时支持多个备份进程的并发执行．OSCAR还在ARIES协议的基础上实现了备份进程的故障恢复功能,如果在备份过程中发生系统故障或介质故障,在故障恢复之后备份进程可以从断点处继续执行,也可以进行回滚．     

集群程序设计环境

集群计算机发展缓慢的一个主要原因是可以高效利用集群计算机的程序难以编写。集群设计为连续性编程增加了一个整体的界面；不仅要求指定操作执行的时间，还要求指定操作执行的地点。通信软件包(如MPI和PVM)显式的描述了在集群结点间的通信．另一方面，面向对象的调度机制强调透明调度，程序员不用显式的描述并行机制了。事实上，这两种机制的效宰有很大的不同，使用MPI／PVM系统的应用明显优于基于Java的应用。     

Linux下集群系统的设计与实现

并行计算广泛地应用到各个领域,基于Liux集群的MPI并行环境是一个廉价而高效的并行计算系统.对网络文件系统NFS、Secure Shell(SSH)、消息传递接口MPI和集群系统作简单的介绍.详细记录配置NFS、SSH、MPI等软件的实现过程,并对设计的集群系统并行运算环境进行测试,测试结果说明这种并行计算环境具有良好的性能.     

基于集群的MPI主从式并行文件传输系统的研究与实现

研究并实现了一种基于PC集群系统的MPI主从式并行文件传输系统。通过引入一个监控节点实时监控当前各真实节点上的连接数、请求任务量以及各节点的实际处理能力,并衡量不同内容节点的负载,以实现集群内各节点负载均衡,从而更合理地实现并行文件I/O的任务分配。结果显示,该系统具有近似线性加速比,即文件I/O传输速度随着并行节点数量的增多而提高。     

多核环境下高效集合通信关键技术研究

随着高性能计算需求的日益增长,多核处理器在高性能计算中间得到了广泛的普及.为了保证高性能计算机系统的效率,需要保持计算和通信的平衡性,多核的广泛使用对通信系统的效率提出了更高的要求.集合通信作为通信系统中的重要组成部分,研究多核环境下的高效集合通信具有十分重要的意义.文中首先研究了多核对集合通信性能的影响,并根据多核处理器共享Cache以及内存竞争的特点,提出了层次化算法、限制并发、NUMA感知的优化方法和Cache友好的优化算法,并分别在MPI_Barrier、MPI_Bcast和MPI_Alltoall中进行了验证.实验结果表明优化方法能够有效地利用多核结构特点,降低竞争带来的影响,提高了多核环境下集合通信的性能和可扩展性.     

基于PC集群系统的MPICH大规模并行计算实现与应用研究

在Win2000 Server操作系统环境下采用MPICH并行技术,建立了基于PC局域网平台的并行集群系统,并通过VC 6．0调用消息传递库MPI函数完成了3个并行计算实例。符合MPICH规范的PC并行集群系统配置简便、系统稳定、界面友好、性价比高,能够持续利用计算机现有资源和大幅度提高计算效率。     

集群式高性能计算系统研究

研究了集群的系统结构和主要优势,以及集群式高性能计算系统的诞生;分析了集群式高性能计算系统的架构和构建方式,集群构建包括网络部署、存储系统、计算节点、管理节点、登录节点等部分。在此基础上构建了基于Linux的集群式高性能计算系统。     

基于集群技术构建聚变研究高性能计算系统

高性能计算是解决大规模聚变模拟计算的有效途径.介绍如何基于集群技术构建聚变研究高性能计算系统,分析了系统的基本体系结构,从硬件和软件两个方面详细解析其高性价比的构建技术.最后,运用基准测试程序(LinPACK和NPB) 对这一系统进行测试,显示了该系统高效的并行计算性能.     

基于BEOWULF的PC集群系统设计及并行编程的研究

介绍了机群的概念,重点介绍了Beowulf集群。在此基础上,构建了BeowulfPC集群,并详细介绍其软硬件的配置.最后,通过对MPI的介绍,结合实例,对系统进行了性能评测。此系统已运用于实际工作中,取得了良好的效果。     

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