一种改进PVM检错机制实时性能的方法

PVM的设计目标是连接一个异构的计算机和网络的集合，给用户提供一个并行计算平台来运行他们的MPP或集群计算应用。运行在集群上的应用经常碰到诸如网络故障、主机故障和进程故障等各种异常故障，可靠性是这类平台面临的主要问题。PVM能够应付主机和网络故障并且提供轮询机制和故障通知原语来建立容错应用。由于在设计PVM时对在异构环境下软件的适用性投入了太多的考虑，PVM原有的故障检测机制不能满足实时性的要求。为了解决这个问题，我们提出并实现了一种改进PVM检错机制实时性能的方法，使得对主机故障事件的发现时间缩短了五千多倍。     

集群系统通信性能的测量

集群系统通信性能作为影响集群性能的主要因素之一,其测量对寻找集群内部通信瓶颈具有指导作用。采用NetPIPE基准测试对PC集群系统和Sun工作站集群的通信性能进行了测量,实验结果与理论分析一致,表明在通信性能方面,MPI环境整体上优于PVM,合并一些非相关短消息为长消息能够优化集群应用。并采用性能模拟的方法,以基准测试为工具,对两个集群系统的带参数LogP通信模型进行了定量化地测量和计算,完整表征了集群通信子系统的通信性能特征。     

PVM环境下实时检错机制的研究与实现

PVM（Parallel Virtual Machine）作为一种主流的集群并行计算环境，能够应付主机和网络故障并且提供轮询机制和故障通知原语来建立容错应用。由于PVM原有的故障检测机制不能满足实时性要求，因此提出并实现了两种改进PVM检错机制实时性能的方法，使得对主机故障事件的发现时间缩短了一万倍以上。     

PVM环境下实时检错机制的研究与实现*

PVM（Parallel Virtual Machine）作为一种主流的集群并行计算环境,能够应付主机和网络故障并且提供轮询机制和故障通知原语来建立容错应用。由于PVM原有的故障检测机制不能满足实时性要求,因此提出并实现了两种改进PVM检错机制实时性能的方法,使得对主机故障事件的发现时间缩短了一万倍以上。     

采用故障接管策略的容错MPI实现技术

面向集群系统的通信故障，研究了如何在消息传递层采用故障接管实现通信子系统的透明容错。并描述了基于高性能通信接口NICHAL的容错MPI(R-MPI)实现，测试数据表明该实现有效利用TRDMA特征实现容错通信协议。     

云计算中的集群资源模糊聚类划分模型

随着云计算应用的开展,计算机集群的作用越来越重要,但集群中计算机的性能良莠不齐,虽然能互联且能共享资源,但是很有可能因为某些集群内的计算机的性能不均衡或集群性能与并行任务资源需求不匹配而造成任务低效执行的后果。如何把物理集群(普通局域网互联的计算机构成)分为若干个性能均衡的逻辑集群是集群调度的关键。通过对计算机资源的模糊聚类来划分集群中的计算机,引进任务资源需求向量和最低误差容忍向量机制,把物理集群划分为若干个性能均衡或与并行任务资源匹配的逻辑计算机集群,使集群更易管理调度。对物联云运用此算法划分了网关集群、数据库集群和服务集群,验证了本算法,这种划分方法适合云计算应用。     

基于曙光-2000上的两种并行消息传递模型

当前最流行的网络并行计算消息传递模型是PVM和MPI，通常使用者认为PVM和MPI仅是代表了解决相同问题的不同解答方案。而该文结合曙光－2000（分布式大规模并行计算机系统）所用的消息传递型编程模型，从PVM和MPI的设计目标，起源，规范、动态进程，非阻塞操作等几个方面来说明这两种程序设计方法有许多明显区别点，通常用来解决不同的问题。     

MPI全互换通信的性能优化

MPI全互换操作是集群计算机上进行仿真计算时常用的通信操作之一,用于各计算节点间交换上一步骤的中间计算结果。由于全互换通信的密集多对多通信容易产生接收端的阻塞从而增加通信延时,因此通过形成环状的多次规律且有序的通信过程来优化全互换通信操作过程,在大数据量的全互换通信中可以获得明显的性能提升。     

基于MPI的并行计算集群通信及应用

对能有效解大型稀疏矩阵方程的LSQR串行算法进行了并行化分析，并应用可移植消息传递标准MPI的集群通信机制在分布式存储并行系统上设计和实现了LSQR并行算法，该并行算法和程序在地震表层模型层析反演中得到了有效的应用。     

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。     

面向多核集群的数据流程序层次流水线并行优化方法

数据流编程语言是一种面向领域的编程语言,它能够将计算与通信分离,暴露应用程序的并行性.多核集群中计算、存储和通信等底层资源的复杂性对数据流程序的性能提出了新的挑战.针对数据流程序在多核集群上执行存在资源利用低和扩展性差等问题,利用同步数据流图作为中间表示,文中提出并实现了面向多核集群的层次性流水线并行优化方法.方法包含任务划分与调度、层次流水线调度和数据局部性优化,经过编译优化后生成基于MPI的可并行执行的目标代码.其中任务划分与调度是利用程序中数据和任务并行性将任务映射到计算核上,实现负载均衡和低通信同步开销;层次性流水线调度是利用程序中的并行性构造低延迟流水线调度;数据局部性优化是针对数据访问存在的Cache伪共享做面向存储的优化.实验以X86架构多核处理器组成的集群为平台,选取媒体处理领域的典型应用算法作为测试程序,对层次流水线优化进行实验分析.实验结果表明了优化方法的有效性.     

集群计算通信库HPCL_USTB的零拷贝MPI系统

针对集群计算系统不同的底层通信库，高效率地实现MPI函数是提高集群应用系统效率的有效途径。MPI_HPCL(Massage Passing Interface Based on HPCL_USTB)就是在集群系统底层通信库HPCL_USTB(High Performance Communication Lib of USTB)的基础上实现的具有零拷贝支持的MPI系统。它能够有效地管理被锁定的存储空间，避免死锁现象，采用对发送和接收的锁定存储进行分开控制和延迟队列的策略，保证了零拷贝消息传送的高效率和安全可靠。     

异构集群系统的可分负载多轮调度算法*

针对更实际的异构集群计算环境,充分考虑处理机具有不同的计算速度、通信能力和存储容量的特性,通过允许计算和通信操作重叠执行,采取多次并行分配计算任务的方法,设计一种可分负载多轮调度算法。实验结果表明,该算法不但能获得与均匀多轮调度(UMR)算法相当的渐近最优调度时间长度,并且能够处理更大规模的应用负载,实用性更强。     

MPI集群通信性能分析

MPICH是国内常用的集群计算消息传递系统。MPICH库函数提供的集群通信函数对并行程序的性能有很大的影响。根据集群通信的功能特性．初步地分析了MPICH集群通信的实现机制，并在Windows-10M NOWs和Linux-100M NOWs 中测试了MPICH库函数提供的常用的集群通信函数的执行效率。     

基于PC集群的MPI并行环境的搭建

集群是充分利用计算资源的一个重要概念,PC集群是最易构建的分布式并行计算环境。MPI是应用最广的并行程序设计平台。本文通过实例阐述PC集群及PC集群上的MPI并行计算环境的搭建。     

一种新的Web集群请求调度模式与体系结构

分析了网络及Web应用的发展对Web集群请求调度提出的新要求,在此基础上提出了一种基于文档组织分布的新请求调度模式.针对该请求调度模式的特点,提出了一种分布调度、分布路由的Web集群体系结构,该结构结合了多分配器集群和分布式集群的优点,能保证系统的可扩展性,并能有效减少集群内的通信开销和消除单点故障.     

基于Linux数据链路层MPI通信机制的设计与实现

针对MPI集群通信的特点,通过分析当前网络的通信结构和MPI的点到点通信模式,提出了一种基于数据链路层的集群通信机制,用以减少协议开销和内存拷贝次数,从而提高集群节点间的通信性能,并且通过实验验证了该机制的可行性。     

一种面向中规模科学计算的网络协议设计

科学计算一直是计算机应用的一个重要领域。利用工作站机群进行集群计算(cluster computing)已经成为科学计算的一个重要方式．本文提出了一种新型的确定型通信机制及相应的上层专用网络协议设计．实验数据证明，该通信网络系统相对于以太网网络更适合于构造用于科学计算的计算机集群系统．     

基于Linux集群环境下的虚拟实验室的研究与设计

虚拟实验室是依赖于计算机网络环境下的实验环境,其设计与应用有助于教学创新.虚拟实验室的实现,最需要解决的是实现大量数据的高速计算,对计算机性能有很高的要求.集群系统有良好的性能可扩展性,随着CPU个数的增加,其性能几乎是线性变化的.MPI并行环境是一个廉价、开放、高效的并行计算系统,在Linux集群中利用MPI并行环境可以很好地实现虚拟实验室所需要的高效数据处理.本文主要介绍MPICH的构建方法,提供软件的配置过程,并进行性能测试,本系统可用于图形计算、数值计算等.     

基于PVM的协调检查点设置关键技术

本文论述了基于PVM的并行程序运行回卷恢复系统设计和实现过程中的退出再加入PVM机制、任务号隐式映射机制、任务结束前同步机制、防止PVM库重入机制，信号与消息协同触发机制、应用任务初始化机制以及作为前述各机制实现基础的函数包裹与换名机制等关键技术。这些技术已经成功地应用于我们自主开发的ChaRM系统中，证明了技术的正确性和有效性。