【摘要】：目前,高性能計算機系統(tǒng)的規(guī)模已經(jīng)達到空前的水平,與此同時,系統(tǒng)的平均無故障時間卻顯著降低,可靠性問題日益嚴重。因此,必須采用適當?shù)娜蒎e技術(shù),使高性能計算應(yīng)用能夠容忍系統(tǒng)故障所引發(fā)的程序執(zhí)行錯誤。 一段時期以來,由于共享存儲體系結(jié)構(gòu)在可擴展性方面存在局限性,應(yīng)用范圍不太廣泛,因此針對這種體系結(jié)構(gòu)的容錯技術(shù)研究相對比較缺乏。近年來,隨著多核處理器體系結(jié)構(gòu)在高性能計算領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,越來越多的高性能計算系統(tǒng)開始利用多核處理器進行構(gòu)建,并且出現(xiàn)了以SMP系統(tǒng)作為結(jié)點的MPP系統(tǒng),因此針對共享存儲體系結(jié)構(gòu)的容錯技術(shù)研究具有重要意義。 OpenMP是面向共享存儲體系結(jié)構(gòu)的主流的并行編程模型,本文面向OpenMP應(yīng)用級容錯技術(shù),圍繞基于回滾-恢復(fù)的容錯機制展開研究,主要貢獻在下列幾點: 1.提出程序執(zhí)行過程中硬件故障所引起的錯誤在程序中的傳播模型,建立錯誤傳播圖及相關(guān)概念和分析方法,歸納錯誤傳播的性質(zhì)與結(jié)論,為面向OpenMP的容錯機制設(shè)計提供理論指導(dǎo)。 2.提出一種面向OpenMP程序的應(yīng)用級非阻塞式檢查點機制,該機制以一種擴展的OpenMP并行數(shù)據(jù)流分析方法為基礎(chǔ),選擇必需的變量保存到檢查點映像,以降低計算狀態(tài)保存的開銷。 3.提出一種面向OpenMP程序的并行復(fù)算容錯機制PR-OMP,由于程序的執(zhí)行過程中錯誤往往僅可能發(fā)生在一個或兩個線程上,所以可以利用未發(fā)生錯誤的線程并行地計算因錯誤而丟失的計算任務(wù),從而降低錯誤恢復(fù)的開銷。 4.提出一種面向OpenMP程序的冗余計算容錯機制TriThread,使用多個冗余的計算副本同時執(zhí)行一個OpenMP程序,并在執(zhí)行過程中的某些時機上對中間的計算結(jié)果進行比較和投票,從而在無需計算狀態(tài)保存的前提下達到容錯的目標。與檢查點機制和并行復(fù)算機制相比,基于冗余計算的容錯方法雖然引入更多的空間開銷,但在可擴展性方面具有相當?shù)膬?yōu)勢,是檢查點技術(shù)和并行復(fù)算機制在可擴展性受限時的替代容錯方案。
【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TP338.6

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