面向I/O密集型应用的高性能计算机存储系统性能优化方法研究
发布时间：2021-11-08 09:09
科学计算是进行科学研究和探索的重要技术手段，它对高性能计算机的计算和数据处理能力提出了很高的要求，是推动高性能计算机系统发展的强大动力。当前，高性能计算正由PetaFLOPS量级向Exascale量级发展。与此同时，数据存储也进入Petabyte量级。高性能磁盘存储系统是高性能计算机的重要组成部分，其性能对高性能计算机综合性能产生重要影响。随着高性能计算应用日益广泛，高性能计算机的磁盘存储系统在处理数据密集型应用时表现出一些新问题，这些问题制约了计算机系统实用性能的进一步提高。为了分析高性能计算系统的I/O瓶颈问题的原因和研究解决问题的技术方法，本文以石油地震勘探数据处理中的抽道集处理过程为基础，在深入研究抽道集处理程序的I/O特性和高性能计算机系统存储特点的基础上，对优化和提高I/O密集型应用的实际运行性能提出了一些解决方案。首先，论文综述和分析了高性能计算机存储系统的基本结构、技术特性、潜在的问题和解决方法，在此基础上，对比了各种典型系统的技术特点和存在的技术缺陷，并提出了本文的技术方法。其次，详细分析了抽道集处理过程，研究了它的数据处理I/O流程，分析了I/O模式和I/O特性，发...
【文章来源】： 国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 高性能计算机的发展现状与趋势
1.1.2 高性能计算机存储发展现状与趋势
1.1.3 高性能计算机应用对存储的需求
1.2 课题研究意义
1.3 论文的主要工作和贡献
1.4 论文结构
第二章 高性能计算机存储结构分析和典型 I/O 密集型应用特性分析
2.1 计算子系统组成及特性分析
2.2 存储系统组成及特性分析
2.2.1 集中式存储系统结构
2.2.2 分布式并行存储体系结构
2.2.3 集中分布式并行存储体系结构
2.3 典型应用的 I/O 特性分析
2.3.1 基因数据处理
2.3.2 航天遥感数据处理
2.3.3 气象预报
2.3.4 石油地震勘探数据处理
2.4 存储系统面临的问题
2.5 当前解决问题的方案的研究
2.5.1 Cache 优化技术
2.5.2 预取技术
2.5.3 高性能 I/O 接口
2.6 相关研究及本课题的研究方法和计划
2.6.1 初始的协作缓存
2.6.2 基于（Hint）线索的协作缓存
2.6.3 本课题的研究方法和计划
2.7 本章小结
第三章 石油地震勘探数据处理中抽道集处理过程 I/O 特性研究
3.1 石油地震勘探介绍
3.2 抽道集处理过程的性能分析
3.2.1 抽道集处理过程介绍
3.2.2 抽道集的处理流程
3.2.3 抽道集的 I/O 特性
3.3 本章小结
第四章 基于内存的抽道集处理过程优化方法
4.1 基于内存的抽道集处理过程优化方法背景
4.1.1 基于内存的抽道集处理过程优化方法背景
4.1.2 基于内存的抽道集处理过程优化方法所针对的问题
4.2 基于内存抽道集处理过程优化方法设计
4.2.1 基于内存抽道集处理过程优化方法基本思想
4.2.2 负载均衡
4.3 实验与结果分析
4.3.1 实验环境
4.3.2 性能评测
4.4 本章小结
第五章 SIM 系统
5.1 SIM 系统的研究背景
5.1.1 研究动机
5.1.2 相关工作
5.2 SIM 系统设计
5.2.1 SIM 系统逻辑结构
5.2.2 I/O 流程
5.2.3 SIM 系统的管理
5.3 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 工作总结
6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“天河一号”大规模并行应用程序测试 [J]. 朱小谦,孟祥飞,菅晓东,冯景华. 计算机科学. 2012(03)
博士论文
[1]面向高性能计算的可扩展I/O体系结构研究与实现[D]. 李琼.国防科学技术大学 2009
[2]遥感图像处理软件中的关键技术研究[D]. 宋江洪.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2005
[3]基于快速网络的新型存储层次设计与实现[D]. 王永庆.国防科学技术大学 2003
[4]遥感图像并行处理算法的研究与应用[D]. 周海芳.国防科学技术大学 2003
硕士论文
[1]异构（CPU-GPU）计算机系统性能评测与优化技术研究[D]. 成思远.国防科学技术大学 2011
[2]叠前逆时偏移及成像[D]. 陈聪.中国地质大学（北京） 2011
本文编号：3483433
【文章来源】： 国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 高性能计算机的发展现状与趋势
1.1.2 高性能计算机存储发展现状与趋势
1.1.3 高性能计算机应用对存储的需求
1.2 课题研究意义
1.3 论文的主要工作和贡献
1.4 论文结构
第二章 高性能计算机存储结构分析和典型 I/O 密集型应用特性分析
2.1 计算子系统组成及特性分析
2.2 存储系统组成及特性分析
2.2.1 集中式存储系统结构
2.2.2 分布式并行存储体系结构
2.2.3 集中分布式并行存储体系结构
2.3 典型应用的 I/O 特性分析
2.3.1 基因数据处理
2.3.2 航天遥感数据处理
2.3.3 气象预报
2.3.4 石油地震勘探数据处理
2.4 存储系统面临的问题
2.5 当前解决问题的方案的研究
2.5.1 Cache 优化技术
2.5.2 预取技术
2.5.3 高性能 I/O 接口
2.6 相关研究及本课题的研究方法和计划
2.6.1 初始的协作缓存
2.6.2 基于（Hint）线索的协作缓存
2.6.3 本课题的研究方法和计划
2.7 本章小结
第三章 石油地震勘探数据处理中抽道集处理过程 I/O 特性研究
3.1 石油地震勘探介绍
3.2 抽道集处理过程的性能分析
3.2.1 抽道集处理过程介绍
3.2.2 抽道集的处理流程
3.2.3 抽道集的 I/O 特性
3.3 本章小结
第四章 基于内存的抽道集处理过程优化方法
4.1 基于内存的抽道集处理过程优化方法背景
4.1.1 基于内存的抽道集处理过程优化方法背景
4.1.2 基于内存的抽道集处理过程优化方法所针对的问题
4.2 基于内存抽道集处理过程优化方法设计
4.2.1 基于内存抽道集处理过程优化方法基本思想
4.2.2 负载均衡
4.3 实验与结果分析
4.3.1 实验环境
4.3.2 性能评测
4.4 本章小结
第五章 SIM 系统
5.1 SIM 系统的研究背景
5.1.1 研究动机
5.1.2 相关工作
5.2 SIM 系统设计
5.2.1 SIM 系统逻辑结构
5.2.2 I/O 流程
5.2.3 SIM 系统的管理
5.3 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 工作总结
6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“天河一号”大规模并行应用程序测试 [J]. 朱小谦,孟祥飞,菅晓东,冯景华. 计算机科学. 2012(03)
博士论文
[1]面向高性能计算的可扩展I/O体系结构研究与实现[D]. 李琼.国防科学技术大学 2009
[2]遥感图像处理软件中的关键技术研究[D]. 宋江洪.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2005
[3]基于快速网络的新型存储层次设计与实现[D]. 王永庆.国防科学技术大学 2003
[4]遥感图像并行处理算法的研究与应用[D]. 周海芳.国防科学技术大学 2003
硕士论文
[1]异构（CPU-GPU）计算机系统性能评测与优化技术研究[D]. 成思远.国防科学技术大学 2011
[2]叠前逆时偏移及成像[D]. 陈聪.中国地质大学（北京） 2011
本文编号：3483433
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3483433.html
