隨著高性能計算機系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應用,很多科學計算程序（如并行渲染、天文計算、分子動力學、高能物理、流體力學計算、地球數值模擬系統(tǒng)以及天氣預報）對系統(tǒng)I/O性能的要求越來越高。然而盡管I/O系統(tǒng)的存取速度越來越快,其與處理器計算能力之間的差距卻越來越大,與此同時隨著降低高性能計算機的能耗成為高性能計算領域的研究熱點,并行程序I/O操作的節(jié)能降耗正受到越來越多的關注。并行計算程序將計算任務劃分給各個進程共同完成,各個進程通常以并行I/O的方式對共享的文件或者文件集合進行讀寫操作,以獲得所需數據。進程對共享文件的操作可以分為非集合操作和集合操作兩種。非集合操作適用于各個子進程相對獨立的并行計算程序,這類程序的各個子進程各自讀取數據并進行計算,彼此之間并不進行通信,典型的應用有并行渲染。而集合操作適用于各個進程需要緊密配合的并行程序,這類程序的各個子進程緊密配合以共同完成數據的讀寫操作,計算的過程中各個進程間也往往需要交換彼此的計算結果,典型的應用有流體力學計算等。相對較低的I/O性能使得處理器花費越來越多的時間來等待數據,從而造成計算能力和電能的浪費。由于以上原因,提高大規(guī)模并行程序I/O... 

【文章來源】：山東大學山東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究現狀以及存在的問題和挑戰(zhàn)
    1.3 本文主要研究內容和創(chuàng)新點
    1.4 組織結構
第2章 相關工作
    2.1 機群環(huán)境下的并行I/O軟件棧
    2.2 機群環(huán)境下的并行I/O操作
    2.3 機群環(huán)境下的分布式內存緩存
    2.4 集合I/O操作調優(yōu)
    2.5 并行I/O操作能耗優(yōu)化
        2.5.1 能耗測量框架
        2.5.2 執(zhí)行時間以及能耗建模方法
        2.5.3 能耗優(yōu)化
    2.6 Periscope性能測試調優(yōu)框架
        2.6.1 框架結構
        2.6.2 調優(yōu)流程
第3章 面向非集合并行I/O操作的自組織內存緩存
    3.1 自組織分布式內存緩存
        3.1.1 全局元數據緩存
        3.1.2 本地文件緩存
        3.1.3 工作線程以及數據讀取線程
    3.2 文件訪問重定向
        3.2.1 基于FUSE重定向文件訪問
        3.2.2 基于可加載內核模塊重定向文件訪問
    3.3 性能分析
    3.4 實驗
        3.4.1 機群文件系統(tǒng)性能測試
        3.4.2 分布式內存緩存性能測試
        3.4.3 應用分布式緩存優(yōu)化并行渲染
    3.5 本章小結
第4章 模型指導下的MPI集合I/O操作調優(yōu)
    4.1 集合I/O操作建模
    4.2 集合I/O操作調優(yōu)
        4.2.1 I/O速度測試
        4.2.2 Shuffle速度測試
        4.2.3 調優(yōu)策略
    4.3 實驗
        4.3.1 基于模型調優(yōu)
        4.3.2 基于遺傳算法調優(yōu)
    4.4 本章小結
第5章 MPI程序并行I/O操作能耗優(yōu)化
    5.1 能耗測量優(yōu)化框架
        5.1.1 靜態(tài)能耗與動態(tài)能耗
        5.1.2 能耗優(yōu)化框架
        5.1.3 單節(jié)點能耗測量
    5.2 性能以及能耗建模
        5.2.1 模型輸入參數
        5.2.2 建模方法
    5.3 能耗優(yōu)化算法
    5.4 實驗
        5.4.1 模型輸入參數測試
        5.4.2 訓練模型
        5.4.3 能耗優(yōu)化
    5.5 本章小結
第6章 基于Periscope的并行I/O操作優(yōu)化
    6.1 集合I/O操作性能調優(yōu)插件
    6.2 集合I/O操作能耗測量插件
    6.3 使用插件進行調優(yōu)
    6.4 本章小結
第7章 總結與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
參考文獻
致謝
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外文論文
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]異構計算系統(tǒng)中彈性節(jié)能調度策略研究[J]. 朱曉敏,賀川,王建江,江建清.  計算機學報. 2012(06)
[2]多目標優(yōu)化問題的研究概述[J]. 肖曉偉,肖迪,林錦國,肖玉峰.  計算機應用研究. 2011(03)
[3]搶占閾值調度的功耗優(yōu)化[J]. 賀小川,賈焰.  計算機學報. 2008(11)



本文編號：3630706