并行系统零拷贝通信优化技术的研究

发布时间：2022-11-10 22:37

　　集群系统在近年来已经逐渐成为并行计算实现载体的主流。随着计算结点性能的不断提高,集群系统的通信性能已经成为影响并行计算性能的一个重要因素。为了使得高性能计算达到实用化,并且满足计算节点间通信需求,就必须提高通信系统的性能。但是新型的高速网络常常价格昂贵,而传统的低效网络又因为不能满足高性能通信需要而得不到有效利用。因此,对并行集群通信底层的通信效率进行提高,将已有的通信资源充分利用起来是目前的研究热点之一。本文围绕着如何提高并行集群的通信效率展开研究工作,主要内容包括: 1.阐述了并行计算技术的应用优势,并行计算的重要载体集群系统的发展,说明了通信系统的发展对集群系统计算效率的提高和适用范围的扩大具有重要意义。着重研究了应用于并行计算的高性能通信优化技术。在分析消息传递过程的内核代码基础上,分别从应用层通信、系统层通信、UDP/IP协议通信三方面,对并行集群系统通信时间开销进行研究。根据轻量级通信协议与零拷贝通信协议的特点,有针对性的提出了通信性能优化的方法,提高通信底层的通信效率。 2.在现有的集群试验环境基础上,使现有的零拷贝技术更具有实用价值和应用性能。通过对... 

【文章页数】：39 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 国内外研究与发展现状
    1.3 本文主要工作
2 高性能通信
    2.1 高性能通信
    2.2 通信对并行性能的影响
        2.2.1 通信开销对并行性能的影响
        2.2.2 影响通信性能的因素分析
        2.2.3 通信系统对并行计算的影响
        2.2.4 基于UDP/IP 协议通信的分析
    2.3 高性能通信优化的方法
3 零拷贝通信优化
    3.1 数据零拷贝技术的发展现状
        3.1.1 轻量级通信协议
        3.1.2 零拷贝通信协议
    3.2 零拷贝通信技术的实现难点
4 零拷贝通信组件平台的设计与实现
    4.1 系统框架
    4.2 网卡驱动修改
    4.3 接口分析以及上层应用接口的实现
    4.4 性能测试实验
        4.4.1 测试环境
        4.4.2 Ping-Pong 测试
        4.4.3 测试结果分析
        4.4.4 并行测试实验
5 用户态可自控缓冲区管理设计与实现
    5.1 动态缓冲区管理机制设计
        5.1.1 缓冲区回收机制
        5.1.2 内存管理设计
    5.2 内存管理主要实现例程
    5.3 数据传输分析与零拷贝
    5.4 性能测试及结果分析
6 总结
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向多核处理器的Linux网络报文缓冲区重用机制研究[J]. 姚崎,刘吉强,韩臻,沈昌祥.  通信学报. 2009(09)
[2]国产万亿次高性能计算机KD-50-Ⅰ的通信优化[J]. 杨晓奇,郑启龙,陈国良,张俊霞.  小型微型计算机系统. 2009(08)
[3]一种自适应的嵌入式协议栈缓冲区管理机制[J]. 王培东,吴显伟.  计算机应用研究. 2009(06)
[4]嵌入式系统网络实时性能的优化[J]. 于晓,王家礼.  电子测量与仪器学报. 2009(03)
[5]Cholesky分解并行算法的性能评测[J]. 刘青昆,聂晓娜,马丽,宫利东.  辽宁师范大学学报(自然科学版). 2009(01)
[6]基于零拷贝技术的千兆网络性能优化研究[J]. 夏鸿,程克非.  微计算机信息. 2008(36)
[7]一种高效嵌入式协议栈缓冲区管理机制[J]. 宋丽华,张晓彤,王沁,郭艳飞.  小型微型计算机系统. 2008(01)
[8]Linux可加载内核模块机制的研究与应用[J]. 刘天华,陈枭,朱宏峰,刘骏.  微计算机信息. 2007(20)
[9]TCP/IP协议的零拷贝和简化实现[J]. 宋佳,谢湘楠,冉蜀阳.  中国测试技术. 2007(01)
[10]支持IDS的高速网络信息获取体系结构[J]. 张兆心,方滨兴,胡铭曾.  北京邮电大学学报. 2006(02)

博士论文
[1]用户级通信在软件分布式共享存储系统中的应用[D]. 毛永捷.中国科学院研究生院（计算技术研究所） 2000

硕士论文
[1]ABEEMσπ模型生物大分子电荷分布并行处理的研究[D]. 聂晓娜.辽宁师范大学 2009
[2]并行系统高效多通道通信技术的研究[D]. 高飞.辽宁师范大学 2008



本文编号：3705405