【摘要】： 隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,越來越多的領(lǐng)域需要在極短的時間內(nèi)處理大量的數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)的單機模式往往無能為力,并行計算被認為是解決此類問題的可行途徑之一。其中集群有投資少、易實現(xiàn)、見效快等優(yōu)點,是并行計算發(fā)展的趨勢。 本課題源自中科院近代物理研究所強流加速器中空間電荷效應(yīng)及穩(wěn)定性的理論與實驗研究項目。本文通過并行集群技術(shù),實現(xiàn)多個計算節(jié)點協(xié)同完成離子傳輸模擬的數(shù)值計算任務(wù)。本文針對異構(gòu)集群平臺,提出了一種基于負載狀態(tài)反饋的動態(tài)負載均衡模型。本文主要工作包括: 首先,應(yīng)用并行設(shè)計的PCAM方法和分治算法對加速器離子傳輸模擬問題建立并行求解模型,并通過MPI(Message Passing Interface)接口與C語言完成并行程序的設(shè)計和實現(xiàn)。 其次,提出了一種基于狀態(tài)反饋的動態(tài)負載均衡模型DLBMSF(Dynamic Load Balancing Model based on Status Feedback),該模型提出用可用資源綜合權(quán)值作為作業(yè)調(diào)度的指標,用改進的加權(quán)輪詢調(diào)度算法-IWRRS算法(Improved Weighted Round-Robin Scheduling)進行作業(yè)分配;提出了一種基于負載狀態(tài)改變觸發(fā)的作業(yè)遷移算法- TTALSC算法(Tasks Transfer Algorithm based on Load Status Changing),該算法大大提高了異構(gòu)集群的并行效率;應(yīng)用周期心跳檢測機制保障集群系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。 最后,通過對實驗結(jié)果分析,驗證了通過PC集群實現(xiàn)并行計算的優(yōu)越性和有效性,驗證了本文提出的DLBMSF模型相對于MPICH提供的輪轉(zhuǎn)調(diào)度具有較高的負載均衡效率。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP338.6
【圖文】：

PC6 PC7 PC8PC5圖 2.1 PC 集群的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：風險�。杭合到y(tǒng)不存在資金浪費問題，在一個局域網(wǎng)或者單機器在大部分時間都處于低利用率的狀態(tài)．據(jù) Berkeley 實驗顯下午最忙的時間，也有 60% 的工作站處于空閑可利用狀態(tài)，可來進行需要的計算[9][10]。編程開發(fā)：用戶不需要學(xué)習新的并行程序設(shè)計語言，只要利用所設(shè)計環(huán)境加入并行庫接口，就可使程序并行運行在集群上。結(jié)構(gòu)靈活：用戶將不同性能的 PC 機用不同的體系結(jié)構(gòu)和各種互或異構(gòu)的 PC 集群系統(tǒng)，從而彌補單一體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用面狹窄的弱/價格比高：PC 集群系統(tǒng)可以用少量資金實現(xiàn)部分大型并行計算能充分利用分散的計算資源，PC 集群可以給空閑的 PC 機加載并

x01 2 3劃分小矩形數(shù)量（個）圖 2.5 求π近似值示意圖算 f(x)圖象為圖 2.5 所示，下面從 0 到 1 之間的面積即為π的值而該 個小矩形面積的和來近似，矩形的高度取函數(shù)在矩形中間點的取值矩形來劃分時該近似值就越接近于真實的π值。設(shè)將 0 到 1 的區(qū)間劃，則 h=1/N，xi=ih(i=0，1，…，n)，則近似公式為公式(2.1)所示：N N1 12i-1 1 1 0.5× =2N N N Ni iiπf f= = ≈ ∑ ∑ 而治之方法在并行計算中起著舉足輕重的作用，是設(shè)計并行算法的算法設(shè)計中經(jīng)常使用。本文研究的離子加速器中大量離子運動模擬題就很近似于該類型的問題，所以在對串行算法并行化的過程中就分割進行并行化處理。并行算法的性能評價

0 2 4 6 8 1 0- 3 0- 2 5- 2 0- 1 5- 1 0- 5051 01 5BL(E%)Node圖 5.3 負載均衡效率 穩(wěn)定和可靠性在集群所有節(jié)點運行并行程序的過程中，利用兩個節(jié)點非正常關(guān)機的故障測模擬現(xiàn)實中有可能出現(xiàn)的情形，通過程序的結(jié)果輸出來進行檢驗集群系統(tǒng)的性與可靠性。圖 5.4 為采用十個節(jié)點運行離子數(shù)(106)×圈數(shù)(100)的情況下的結(jié)果。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2793874