机群系统中并行通信技术的研究

发布时间：2020-12-06 14:34

　　随着并行处理技术的不断发展,机群系统因其良好的性价比、卓越的可扩展性与可用性,逐渐成为当前高性能计算机领域的主流结构。在机群系统中,机间通信的性能是影响整个系统性能的关键因素,因此如何提高机群通信系统的性能一直是近年来的一个研究热点。由于SMP机群逐渐成为机群系统的主流,尤其是大结点和超结点机群的出现,在机群结点计算能力不断提高的同时也提高了对机群高速通信系统的性能要求。在传统的结点内单网卡和结点间单通路的机群网络中,由于受到网络硬件设备自身的性能限制,机群通信系统的性能成为其整体性能的瓶颈。为了突破这一限制,研究者提出了在机群结点间同时使用多条网络通路进行并行通信的解决方法。在曙光4000L超级服务器机群的通信系统中,我们引入了并行通信机制,有效的改善了系统的结点间通信的带宽性能。本文在总结前人研究成果的基础上,首先系统地研究了并行通信技术的关键问题和具有代表性的并行通信实例。随后从需求出发,提出了一种基于细粒度消息分片模式的并行通信机制,较为详细的阐述了在曙光4000L机群中该机制的设计与实现,还以此为基础对异构并行通信和消息分派机制进行了进一步的研究探讨。本文中对试验平台上测试数... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院计算技术研究所)北京市

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

机群通信系统硬件结构

用程序提供一个基于消息传递的并行编程环境。图2 机群通信系统硬件结构图3 机群通信系统软件层次2.4.3 特点机群自身结构和应用的特点决定了其高效机间通信系统所具备的一些主要特征，这些特征其实也是机群高效通信系统设计和实现所要达到的主要目标[3]，它们包括：高性能 对机群通信系统而言，通信性能不但始终是人们最为关注的指标，而且是衡量一个机群通信系统成功与否的主要标志。描述通信系统性能的参数主要有结点机通信软件开销(Software Overhead)、通信延时(Latency)和通信带宽(Bandwidth)[3]。通常人们选择短消息的通信延迟和长消息的通信带宽作为评价机群通信系统性能的主要参数。随着网络硬件通信性能的不断提高，网络接口11

图4 ASNT 系统逻辑框架2 IEEE802.3ad 链路聚集标准链路聚集（LinkAggregation 或 Trunking）[44]，也被称为中继，是允许将交换机者交换机和服务器之间的并行物理链路同时使用，以增加设备间带宽的一种技为使特定技术工程术语达成一致，IEEE 决定使用“链路聚集”这一术语定义上，该技术标准被称为 IEEE802.3ad。其一般结构如图5所示。链路聚集是一种对同样介质和速度的物理链路网段进行分组，将它们视为一条独链路网段的一部分的方法。总的说来，链路聚集有两个重要优点：提高性能和增能力。目前链路聚集技术主要被用于增加网络交换机和服务器之间带宽、冗余和力。其所针对的具体硬件一般为以太网设备。根据 IEEE 的标准，链路聚集的设计目标除了增加带宽和冗余度以外还有以下几点优化负载均衡 尽量利用最少的资源达到既定的带宽要求。19


本文编号：2901538