基于网格的MPI并行程序运行框架的设计与实现

摘要

网格系统将地理上分散、系统上异构和动态变化的各种资源，通过互联网络连接起来，向用户提供可靠的、非集中管理的通用计算环境，在网格内进行并行程序的开发和运行是网格技术研究的一个重要方向。 本文研究了网格环境内的多种MPI并行程序编程框架的优缺点，根据通信和多媒体领域内的并行计算任务的特点，提出和设计了一个新的基于网格的MPI并行程序设计和运行框架G-MPI。实现了网格中集群内节点和集群外节点间的有效通信；G-MPI加强了对并行任务的监控；设计的二次调度方案，对某些特殊任务在运行时出现异常的状况，能够节省大量计算时间；G-MPI库提供了C/C++编程接口，使得在高性能计算环境下用这两种语言开发的程序，不必经过改动，就可以移植到网格环境下运行；最后，对G-MPI的一些应用实例验证了这个新框架的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1研究背景

1.2研究目的

1.3论文组织结构

第二章并行计算和网格技术

2.1并行计算的相关知识

2.1.1并行计算的形式

2.1.2并行计算机体系结构

2.1.3并行程序设计模型

2.1.4消息传递接口

2.2分布式计算技术简介

2.2.1 CORBA技术

2.2.2 Web Service技术

2.2.3下一代分布式计算技术

2.3网格计算

2.4网格MPI框架

2.5本章小结

第三章基于网格的G-MPI框架开发研究

3.1 G-MPI开发背景

3.1.1现有网格MPI的局限

3.1.2可采用的改进措施

3.2基于网格的MPI并行计算技术

3.2.1网格并行计算环境

3.2.2网格环境给设计MPI框架带来的问题

3.3 G-MPI并行任务的调度

3.3.1并行计算的调度

3.3.2 G-MPI并行任务的调度模型

3.3.3MPI并行任务的调度策略

3.4计算资源的收集与查询

3.4.1网格计算资源特点

3.4.2网格计算资源描述方法

3.4.3计算资源信息的收集

3.4.4计算资源的注册、查询机制

3.5本章小结

第四章G-MPI的设计与实现

4.1 G-MPI框架结构

4.1.1 G-MPI整体框架

4.1.2 G-MPI模块之间的关系

4.2并行任务描述文档解析模块

4.2.1 G-MPI并行任务的属性

4.2.2 G-MPI并行任务描述语言

4.3并行任务调度模块

4.3.1模块描述

4.3.2 G-MPI调度算法

4.3.3 GMPID守护进程

4.3.4系统资源信息收集算法

4.4并行任务监控模块

4.5数据转发服务模块

4.6 G-MPI库

4.6.1 G-MPI库整体结构

4.6.2与设计MPl相关的知识

4.6.3 G-MPI库实现

4.7本章小结

第五章性能分析和应用实例

5.1性能分析

5.1.1 N-Queen问题

5.1.2 G-MPI通信效率测试

5.1.3数据转发代理性能测试

5.2应用实例

5.3本章小结

第六章总结和展望

6.1总结

6.2未来的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢