学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于Linux和MPI的集群并行系统的研究与实现

作　者: 李世灵
导　师: 傅秀芬
学　校: 广东工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: Linux集群 MPI 并行计算集群中间件
分类号: TP316.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 519次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着计算机技术的发展和越来越广泛的应用,人们对计算机的依赖程度也越来越高。计算机的可靠性和可用性也变得越来越重要了。尽管单台计算机的性能和可靠性越来越好,但还是有许多现实的要求是单台计算机难以达到的。计算机集群技术就是将多台计算机组织起来进行协同工作来模拟一台功能更强大的计算机的技术。计算机集群技术是提高系统可用性和可靠性的一种技术。在今天的IT界,“集群”这个词对我们来说并不陌生,特别是在服务器和小型机广泛应用的领域,集群的概念已经深入到IT界的方方面面。自80年代初以来,各种形式的集群技术纷纷涌现,这些技术均源于Digital的VAX平台之上。因为集群能够提供高可用性和可伸缩性,所以,它迅速成为企业和ISP计算的支柱,成为了高性能计算以及海量计算领域瞩目的焦点。本课题首先详细研究了LINUX集群的结构与功能,分析了现在的集群研究状况以及并行计算编程模型。通过引入集群中间件技术架构,设计了一个新型的基于MPI的Linux集群并行系统结构模型。本文分析和阐述了基于MPI的Linux集群并行系统的基本原理、思想,及其组成结构和各部分的主要功能,并详细地研究了集群和并行计算的几个关键技术问题的解决方法,并利用MPICH实现了矩阵并行算法在集群并行系统的运行。该系统具有良好实效的集群网络性能测试模块,能动态地反映集群性能参数的变化特征,具有简单性、易扩展性等特点。这些研究和实现工作是当前集群并行系统研究的一个热点课题,为相关研究提供了一些新的思想和方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
Contents  10-13
第一章绪论  13-20
  1.1 论文的背景  13-16
    1.1.1 集群技术  13-15
      1.1.1.1 集群技术的目的  13-14
      1.1.1.2 集群的分类  14-15
    1.1.2 并行计算  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-17
  1.3 本文主要任务  17-18
  1.4 论文结构  18-20
第二章集群体系结构及集群进程间通信  20-28
  2.1 集群体系结构  20-22
    2.1.1 集群体系结构设计与特点  20-21
    2.1.2 集群的典型体系结构  21-22
  2.2 集群中间件  22-25
    2.2.1 操作系统层  23-24
    2.2.2 应用程序和子系统层  24
    2.2.3 单一系统映象的边界  24-25
  2.3 集群进程间通信  25-26
  2.4 资源管理和调度(RMS)  26-28
第三章并行计算理论  28-36
  3.1 并行编程概念  28-29
    3.1.1 并行编程模式的主要类型  28
    3.1.2 并行程序如何执行  28
    3.1.3 并行程序实现过程  28-29
  3.2 并行编程技术  29-34
    3.2.1 并行编程的方法  30
    3.2.2 分布式共享存储(DSM)系统  30-31
    3.2.3 并行编程模型  31-32
    3.2.4 Amdahl法则  32-34
  3.3 并行算法范例  34
  3.4 并行通信及同步  34-36
第四章 Linux技术知识  36-41
  4.1 进程的创建  36
  4.2 进程的调度  36-37
  4.3 文件系统  37-38
  4.4 使用make工具  38-39
  4.5 使用共享存储器区域  39-41
第五章 MPI编程模式  41-48
  5.1 MPI系统简介  41-45
    5.1.1 MPI特点  41-42
    5.1.2 MPI的语言函数以及子集  42-44
      5.1.2.1 六个函数调用  42
      5.1.2.2 接口函数调用程序Greetings  42-44
    5.1.3 目前主要的MPI实现  44-45
  5.2 MPI并行程序的主从模式  45-46
  5.3 基于SPMD的简单MPI编程实例  46-48
第六章构建基于linux与MPI集群  48-77
  6.1 总体结构设计概述  48
  6.2 硬件环境的构建  48-49
  6.3 软件平台的搭建  49-51
    6.3.1 操作系统和软件环境  49-51
      6.3.1.1 操作系统  49-50
      6.3.1.2 软件环境RSH  50-51
  6.4 MPICH的安装和配置  51-54
    6.4.1 MPICH的安装  51-52
    6.4.2 MPICH的配置  52-54
  6.5 编译环境和工具  54-56
    6.5.1 并行调试器  54-55
    6.5.2 性能分析工具  55
    6.5.3 集群管理工具  55-56
  6.6 并行系统设计原理  56-59
  6.7 集群中间件实现  59-61
    6.7.1 集群中间件结构  59-60
    6.7.2 自定义的数据结构  60-61
  6.8 系统节点通信实现  61-64
    6.8.1 节点网络拓扑结构  61-62
    6.8.2 节点注册  62-64
  6.9 系统主要模块的构建  64-69
    6.9.1 作业提交模块  64-65
    6.9.2 资源管理模块  65-67
    6.9.3 作业调度模块  67-69
      6.9.3.1 调度算法说明  68-69
      6.9.3.2 调度算法实现  69
  6.10 系统健壮性设计  69-70
  6.11 系统实例与测试  70-77
    6.11.1 矩阵并行计算设计  70-73
    6.11.2 系统性能测试  73-77
第七章总结  77-78
参考文献  78-80
攻读学位期间发表的论文及科研项目  80-81
独创性声明  81-82
致谢  82

基于Linux和MPI的集群并行系统的研究与实现

内容摘要

全文目录

相似论文