群机系统内核外实现进程迁移的研究

1 引言群机系统(cluster)是实现网络高性能计算的一种有效方式。它是通过网络将一些工作站或PC机连接起来,并在之上附加一些管理软件,将连接的机器协调起来共同工作,从而获得高吞吐量计算。目前,已经有Condor,LSF,Condine和Beowulf等多个商业和科研软件包支持群机系统的运行。群机系统的基本思想是通过占用网络上空闲资源以获得高吞吐量的网络计算能力。它可以处理批处理任务和交互任务,在其上安装PVM或MPI等并行环境后,多数群机系统都支持并行计算。当在群机的任何一台主机上提交任务后,中央管理器将在系统中寻找空闲主机,并将任务分派到不同的空闲主机上,利用这些空闲的CPU资源来协同完     

基于可用性模型的志愿计算

对志愿提供空闲计算资源为目的的高性能计算技术来说,资源提供者的可用性在一定范围内具有规律性和周期性。该文介绍用Hurst重标度和分形学理论分析CPU可用序列的方法,并应用该方法研究了志愿者可用性序列动态变化的分形特性。实验表明,志愿提供计算资源者可以看作一个复杂的非线性动力系统,用分形维数呵以从整体上描述志愿计算系统的动态变化特征,用于高性能计算平台性能的测量,并在轻量级计算平台Xtrem Web上进行实现。     

适合星载交换机的调度算法

对志愿提供空闲计算资源为目的的高性能计算技术来说,资源提供者的可用性在一定范围内具有规律性和周期性.该文介绍用Hurst重标度和分形学理论分析CPU可用序列的方法,并应用该方法研究了志愿者可用性序列动态变化的分形特性.实验表明,志愿提供计算资源者可以看作一个复杂的非线性动力系统,用分形维数可以从整体上描述志愿计算系统的动态变化特征,用于高性能计算平台性能的测量,并在轻量级计算平台XtremWeb上进行实现.     

基于历史空闲记录的资源状态管理算法

针对高性能计算能耗墙挑战,本文提出了一种基于历史空闲信息的资源状态管理算法-PARC。PARC算法记录结点的空闲历史信息,动态设定空闲结点进入休眠状态的时机。模拟实验表明,PARC算法能够在有效控制结点能耗状态切换次数的同时实现有效的节能。     

一种主机CPU的可用性模拟方法

XtremWeb可以汇集联网主机的空闲CPU资源来进行高性能计算,但主机CPU负载是时变的、复杂的和非线性的,具有高度的不确定性.结合ON/OFF模型的思路,提出一个主机CPU的可用性模拟方法,对主机CPU在每日各时刻的可用性进行模拟.实验结果表明,该方法具有较高的模拟精度.     

基于网络的分布并行虚拟计算机DPVM的总体设计

基于网络的分布式并行计算技术提供高性能、低成本的计算资源。该文介绍所构造的一个基于网络的分布并行虚拟计算机DPVM。它由虚拟机层、通信层和基本类层组成,以浏览器方式提供用户界面;允许计算机加入系统,提供空闲计算资源,或登录到系统上,获得计算资源;采用Java作为程序设计语言,支持平台无关的分布并行计算。     

基于CPU因子影响的二次调度算法

在航天器型号设计阶段需要利用高性能计算系统开展大量的仿真分析工作,昂贵的许可证资源使用极其紧张,作业计算效率低.针对高性能计算系统中现有作业派发机制未动态考虑高性能运算主机空闲状态的缺陷和不足开展研究,基于资源调度软件Platform LSF,结合航天器仿真分析特点,提出一种新的思路,设计并实现一种新的基于CPU因子（CPU Factor）影响的二次调度算法,CPU因子用于区分不同机器的相对运行速度,仿真结果表明算法能够有效提升作业计算效率,缩短许可证资源占用时间.实际案例说明算法具备推广应用的可能,一定程度的提高了许可证资源利用率,满足了航天器仿真分析过程中对于成本控制和资源精益化利用的实际需求.     

一种提高高性能服务器资源利用率的新方法

目前高性能服务器能够支持多种应用,但各种应用在同一段时间内对资源需求是不均衡的,致使高性能服务器的资源利用率较低。该文所提出的动态部署系统是一种提高基于InfiniBand 和SAN的高性能服务器资源利用的新方法。该动态部署系统通过构建虚拟服务器,改变服务器结点的计算特性,在各种应用中移动计算节点,从而合理分配服务器中闲置资源,提高资源利用率和应用的性能。对动态部署系统的基本概念、设计、功能实现、性能测试及其理论证明等进行了研究。     

国家高性能计算环境资源评价规范研究

高性能计算资源作为科技创新的重要手段,是当代科技竞争的战略制高点,能集中体现一个国家的综合实力。国家高性能计算环境聚合了国内优秀的高性能计算资源,面向用户提供高效、便捷的高性能计算服务。为加强环境建设、提高服务质量,本文提出了一套可以量化网络服务水平和集群计算服务水平的规范,为高性能计算环境的准入提供理论依据,支持和引导用户合理使用资源,形成全局统筹的资源布局。本文首先提出对高性能计算资源服务水平的评价标准,针对资源的性能、可用性、安全性、可靠性、需求管理、技术支持和服务响应这些内容分别展开介绍。然后介绍了这些评价标准的计算方法,为评价标准的确立提供理论基础。最后以提出的资源评价标准为依据,对资源的分级标准进行制定并提出高性能计算环境的准入标准。     

基于资源调度的集群节能系统的设计与实现

集群计算机系统的运算性能跨入百万亿次、千万亿次时代,节能降耗已成为集群计算机系统必须面对的重要问题之一,本文从系统级节能的角度出发,结合神威高性能集群计算机系统的系统监测、作业管理、IPMI带外电源管理和TuxOnIce系统休眠技术,设计并实现了基于资源调度的集群节能系统,通过对空闲结点的关机或休眠,能够有效地降低集群系统空闲时的能耗,使神威高性能集群计算机系统成为真正的绿色计算机。     

电磁法勘探解释分布式并行计算的应用研究

在地球物理资源勘探应用中,电磁场的有限元法二维构造或三维构造的解释软件目前都采用的是单机计算,由于其数据量大并且计算时间长,高性能计算能力的系统才能满足应用的需要,因此给出了一种使用局域网上的闲置CPU资源协同实现的高性能计算的解决方案.研究了基于经济可行的局域网实现电磁法勘探解释的分布式并行计算系统,解决了其单机计算时间长、计算结果难以实时可视化等科学计算问题.该研究已经在地球物理应用领域产生巨大的应用价值,推动了电磁法勘探解释计算技术的进步.     

基于MPICH2的高性能计算集群系统研究

目前在高等学校和科研机构中对于高性能计算的需求很大,而商业的超级计算机性能虽高但价格昂贵,同时这些单位又都拥有大量普通的PC机和网络设备.为了利用现有硬件资源获取高性能计算能力,文中研究了在PC机和Linux环境下构建基于MPICH2的高性能计算集群系统的方法,搭建了一个拥有16个节点的系统并利用高性能Linpack基准测试方法进行了性能测试.测试结果表明,这种构建高性能计算集群系统的方法切实可行,是低成本获取高性能计算能力的良好途径.     

基于MPICH2的高性能计算集群系统研究

目前在高等学校和科研机构中对于高性能计算的需求很大,而商业的超级计算机性能虽高但价格昂贵,同时这些单位又都拥有大量普通的PC机和网络设备。为了利用现有硬件资源获取高性能计算能力,文中研究了在PC机和Linux环境下构建基于MPICH2的高性能计算集群系统的方法,搭建了一个拥有16个节点的系统并利用高性能Linpack基准测试方法进行了性能测试。测试结果表明,这种构建高性能计算集群系统的方法切实可行,是低成本获取高性能计算能力的良好途径。     

基于改进ESLA算法的可重构资源管理

针对动态可重构系统的空闲资源管理问题,改进基于最大空闲矩形的增强型扫描线算法(ESLA),采用一维数组作为辅助空间,同时搜索有效宽度与最大空闲矩形。改进算法能快速计算出可重构系统在运行过程中的所有最大空闲矩形,实现任务间资源的合理分配。实验结果表明,改进算法能减少运行时间开销和存储空间代价,提高可重构系统的资源利用率。     

基于负载均衡的MapReduce后备任务上限自适应算法

已有算法采用固定后备任务上限,不能动态适应负载水平变化。针对该问题,提出了基于负载均衡的MapReduce后备任务上限自适应算法。通过计算空闲节点强度和网络带宽分析系统负载水平,不断调整后备任务上限,精确控制后备任务数量,避免因过多空闲节点空载导致资源浪费或过度执行后备任务导致网络拥塞。实验表明,该算法能有效感知系统负载水平,对后备任务数量作出合理调整,并且比原算法在负载均衡和作业响应时间上有明显的提升。     

对福建省高性能计算需求的分析与展望

本文根据目前高性能计算在国内外的发展现状以及未来的发展趋势,结合高性能计算的实际的应用领域,系统的分析了福建省目前对高性能计算的需求以及未来高性能计算的发展走向.本文旨在说明在我省加快高性能计算的应用与研究是符合世界进步的明智之举.     

高性能计算中处理器功耗特征的评测与分析

高性能计算系统的系统结构和应用模式与单机系统或商用机群服务器系统都有很大的不同,掌握功耗特征是提高能效的前提。本文将支撑功耗管理的低功耗技术分为动态资源休眠和动态速率调节两类,并就处理器的这两类机制在高性能计算中的应用进行评测,验证了功耗管理在高性能计算中的有效性,量化分析了处理器功耗特征,指出了当前管理方案的不足及改进设想,对进一步能耗优化有重要的指导意义。     

网格应用中基于动态分组的调度策略

计算网格的目标是利用网格上的一切可利用的、空闲的计算资源来对计算量巨大的、高度复杂的任务进行计算求解。高效的任务调度算法可以提高整个计算网格的计算效率,针对多任务的应用提出了一种基于动态分组的调度策略,进而采用GridSim模拟器进行算法仿真,最后详细分析了仿真结果。     

基于非结构化对等网络的分散式桌面网格平台

描述了一个基于非结构化对等网络、可以共享网络上空闲资源的JVMs虚拟机的桌面网格平台UDDG(unstructureddecentralized desktop grid)。提出了对等实体的最小活跃邻居节点数、更新时间域值等概念,每个对等实体维护了一个最小活跃邻居数的列表,结合非结构化对等网络的网络跳数的机制,通过广播查找消息来寻找资源的虚拟机。通过构建评测环境,运行并行案例程序计算结果表明,UDDG提供了一种构建高性能的桌面网格平台的新思路。     

面向分布对象存储结构的高性能计算系统资源管理方法

当前的高性能计算系统的资源管理和调度关注的焦点是计算资源,然而随着高性能计算系统的规模增大和计算能力增强,其I/O瓶颈问题日益突出.由于高性能计算系统的存储结构多样性带来了存储资源管理分配的难题,在目前主流的资源管理系统中尚未有针对I/O存储资源的调度和管理.随着对象存储结构的发展和广泛使用,大多数主流高性能系统采用分布对象存储系统,研究对分布对象存储系统的管理并结合资源管理系统,实现面向存储的作业优化调度,对提升高性能计算系统的实际性能有重要意义.针对具有分布对象存储结构的高性能计算系统,研究面向分布存储的资源管理方法,在作业调度和资源分配时考虑不同应用的I/O需求,通过建立分布对象存储资源模型和应用程序I/O能力需求模型,并在资源调度和分配上根据不同的I/O应用级别,为作业分配合适的存储资源,设计并实现基于I/O能力分级的作业调度和资源分配算法.系统测试表明:该方法可以显著提高多作业环境下应用的性能,保证应用程序的性能稳定性,提高系统的吞吐率.