基于InfiniBand网络的MPI实现与分析

近年来,利用普通PC和高速网络搭建集群已经成为构建高性能计算环境的一种趋势。虽然InfiniBand在高性能计算领域还是相对比较新的技术,但是它的丰富特性使得它在高性能领域所占份额日趋扩大。InfiniBand Architecture(IBA)这种工业标准的主要设计思想是采用支持多并发链接的“转换线缆”技术提供高性能和高可靠性.这篇文章介绍了InfiniBand的体系结构和在InfiniBand上实现MPI的有关技术。最后在集群环境中,用MPI对InfiniBand网络的各项性能指标进行了测试。     

Communication Express通讯软件接口：实现技术与性能评测

本文描述了一个基于PCI-X总线高速通讯卡的通讯软件接口实现技术，该接口通过虚拟硬件资源，实现了保护的用户级通讯操作，提供报文传输和RDMA两种数据传输方式，实现进程间数据的零拷贝传输，同时基于该接口还支持IP报文的传输。测试中该接口在单链路上实现501MB／s，双链路上实现1002MB／s的带宽，在基于Socket接口的测试中，实现了384MB／s的通讯带宽。     

基于VIA的MPICH2研究与实现

文章介绍了新的MPI-2规范实现MPICH2的结构和特点,并详细说明了一种基于VIA设备的ADI/Channel层实现的设计思路、实现细节,并在最后进行了简单的性能测试。从测试的结果可以看出,VIA通信接口在性能上较之传统的TCP通信接口存在很大的优势,在大数据包的传输过程中,带宽可以达到TCP设备的几倍。     

基于网格的消息传递接口的实现:MPICH-G2

MPI(消息传递接口)作为一种著名的底层并行编程模型已被提出来作为网格编程的基础。描述了基于网格的消息传递接口的实现MPICH-G2,它基于MPICH和Gllobus工具包实现,在启动和管理中隐藏了异构性,具有良好的异构通讯性能。用一个例子说明如何在一个由Globus搭建的计算网格环境中通过MPICH-G2来创建和执行MPI计算。     

应用MPICH并行化图像处理算法

近年来,图像处理技术取得了巨大进步,但随之也带来了不断增长的计算量.为了提高图像处理速度,作为主流解决方案之一的基于MPI的并行处理技术日益受到重视.文中首先介绍了MPI的基本知识,然后以图像处理中的一项重要技术-图像锐化(采用梯度算法)为例,说明了采用MPI对图像进行并行处理的具体过程,并就其中的两个核心步骤:建立并行算法模型及程序代码的编写进行了详细的阐述.最后通过对实验数据的分析说明了并行计算在图像处理领域所起到的重要作用.     

MPI总线技术在三钢炼钢厂的应用及现状

MPI(Multipoint interface)总线技术是西门子开发基于RS485的一种多点通信的接口技术,目前为西门子内部协议,适用于西门子PLC的总线连接技术。MPI是SIMATIC S7多点通信接口,是一种适用于少数站点间通信的网络,多用于连接上位机和少量PLC之间近距离通信。MPI总线是一种方便、可靠、廉价的中小型网络通信技术,在各行业有着广泛的应用。叙述了MPI总线技术通讯方式以及在三钢炼钢厂实际应用中常见的故障进行分析。     

消息传递、PVM及MPI

求文介绍了消息传递的发展历史、PVM系统的发展及流行、MPI标准的制定以及MPI的现状及未来的发展前景。在此基础上对MPI和PVM进行了比较，供人们在选择PVM或MPI作为消息传递库时作参考。     

面向对象的并行消息传递库的设计与实现分析

MPI是并行程序设计中广泛使用的一个消息传递库,虽然标准MPI-2定义了C 绑定,但它并不严格符合面向对象的观点。在分析各类已有面向对象消息传递系统的基础上,用C 设计并实现了一个面向对象的、易于传递对象(包括用户自定义类型和STL容器)的、MPI一致的、类型安全的、基于MPI的并行消息传递库,并给出了相应的使用实例及性能分析。     

高效可扩展路由器命令行接口的实现

从数据结构和处理流程两方面,阐述了如何设计实现一个简洁高效、可扩展性好的路由器命令行接口。与其它商用产品相比,该文提出的方法具有模块性好、便于扩展、内存利用率高和执行速度快等特点,该路由器命令行接口软件已成功应用于路由器产品中。     

基于虚拟化技术实现MPICH2的高可用管理

为实现MPICH2的高可用,将MPICH2计算平台构建在虚拟机环境中,使得参与MPICH2运算的各个结点均是虚拟机,而物理机器并不直接作为结点参与运算;当物理机器需要进行维护、升级或负载均衡时,通过在线迁移的方式将其上运行的虚拟机迁移至另一个物理结点上,然后在新的结点上重新启动虚拟机,恢复其上运行的MPICH2计算任务,从而避免了终止整个计算任务的需要.实验结果表明,虚拟机在线迁移之后,整个MPICH2计算任务可以正确恢复;同时,比较了虚拟机和物理机器执行MPICH2计算任务的效率,表明了以虚拟机取代物理机器构建MPICH2计算平台在性能上是可行的.     

The scalable process topology interface of MPI 2.2

The Message‐passing Interface (MPI) standard provides basic means for adaptations of the mapping of MPI process ranks to processing elements to better match the communication characteristics of applications to the capabilities of the underlying systems. The MPI process topology mechanism enables the MPI implementation to rerank processes by creating a new communicator that reflects user‐supplied information about the application communication pattern. With the newly released MPI 2.2 version of the MPI standard, the process topology mechanism has been enhanced with new interfaces for scalable and informative user‐specification of communication patterns. Applications with relatively static communication patterns are encouraged to take advantage of the mechanism whenever convenient by specifying their communication pattern to the MPI library. Reference implementations of the new mechanism can be expected to be readily available (and come at essentially no cost), but non‐trivial implementations pose challenging problems for the MPI implementer. This paper is first and foremost addressed to application programmers wanting to use the new process topology interfaces. It explains the use and the motivation for the enhanced interfaces and the advantages gained even with a straightforward implementation. For the MPI implementer, the paper summarizes the main issues in the efficient implementation of the interface and explains the optimization problems that need to be (approximately) solved by a good MPI library. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Parallelization of the TRIGRS model for rainfall-induced landslides using the message passing interface

We describe a parallel implementation of TRIGRS, the Transient Rainfall Infiltration and Grid-Based Regional Slope-Stability Model for the timing and distribution of rainfall-induced shallow landslides. We have parallelized the four time-demanding execution modes of TRIGRS, namely both the saturated and unsaturated model with finite and infinite soil depth options, within the Message Passing Interface framework. In addition to new features of the code, we outline details of the parallel implementation and show the performance gain with respect to the serial code. Results are obtained both on commercial hardware and on a high-performance multi-node machine, showing the different limits of applicability of the new code. We also discuss the implications for the application of the model on large-scale areas and as a tool for real-time landslide hazard monitoring.     

基于可视化库和信息传递接口云图显示的并行化处理

基于可视化库(VTK)可视化技术的特点,讨论可视化流水线机制和并行程序的基本结构.针对计算流体力学可视化后处理实现的问题,介绍和使用VTK颜色映射算法,并编写对计算流体力学结果数据彩色云图显示的程序.然后为了解决时间开销大的问题,提出了并行显示算法.该算法充分利用VTK任务间的并行性,减少程序运行时间,提高运行效率.最后在多核环境下,对大小不同的文件彩色云图显示的加速比进行了对比分析.实验结果显示了随压力变化的彩色云图,表明基于VTK可视化技术能满足可视化后处理方面的要求,与信息传递接口(MPI)结合能取得很好的并行效果.     

基于消息传递接口的大规模生物网络比对并行化算法

为有效降低生物网络比对算法的时间复杂度,提出一种基于可扩展的蛋白质相互作用网络比对(SPINAL)算法的消息传递接口(MPI)并行化实现方法。该方法将MPI并行化思想运用在SPINAL算法中,在多核环境中采用并行排序代替算法原本的排序方式,并结合负载均衡策略合理分配任务。实验结果表明,与未使用并行排序以及负载均衡策略相比,该方法在处理大规模生物网络比对时能有效地缩短计算时间,提高运算效率,对于不同组比对数据都有较为稳定的优化保障,具有良好的可扩展性。     

双CPU计算服务器MPI并行环境的实现及其在生物大分子动力学模拟中的应用

在Red Hat Linux 9.0操作系统环境下,通过建立双CPU服务器,并采用MPICH并行技术,实现双CPU的并行计算。采用分子动力学模拟程序Amber 7.0分析双CPU并行系统的计算效率,结果表明:该并行系统能够有效地利用现有计算资源,同时计算效率得到较大幅度地提高。在该系统的基础上,采用分子动力学模拟计算生物大分子核酸与药物小分子复合物,在分子水平上提供了较详细、明确的结构变化情况。     

Streaming data analytics via message passing with application to graph algorithms

The need to process streaming data, which arrives continuously at high-volume in real-time, arises in a variety of contexts including data produced by experiments, collections of environmental or network sensors, and running simulations. Streaming data can also be formulated as queries or transactions which operate on a large dynamic data store, e.g. a distributed database.