高性能计算数据的远程交互可视化技术研究与实现

发布时间：2017-08-09 11:03

  本文关键词：高性能计算数据的远程交互可视化技术研究与实现

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【摘要】：随着高性能计算机和高性能科学计算技术的发展,高性能科学计算产生的数据规模正在快速地增大,已由GB级、TB级增大到EB级。传统的先将数据存贮,然后再进行可视化处理的科学可视化后处理模式,由于受限于磁盘I/O效率,已成为非常耗时和繁琐的过程。高性能计算机的并行处理技术发展促进了并行可视化,互联网带宽的增长催生了远程可视化。在高性能计算机上构建并行可视化服务器,及时对科学计算数据进行高效的并行可视化处理,并实现多用户远程交互可视化,既可显著提高海量数据的可视化效率,又能增强高性能计算用户使用可视化工具的方便性。本文根据在高性能计算机上构建并行可视化服务器对多用户远程交互可视化技术的需求,分析了现有远程可视化技术和平台发展状况,重点研究了基于Web的、采用传输图像途径的多用户远程交互可视化系统设计实现的关键技术。完成的主要工作和取得的研究成果如下:1、面向高性能并行可视化服务器的多用户远程交互可视化请求服务的需求,提出了一种定义描述和快速生成可视计算任务属性的方法,该方法针对用户请求的可视化任务初始化相关配置信息,定义描述可视化任务的元数据,通过交互初始化协议解析可视化任务属性,为后续的任务调度和资源管理提供配置信息。2、为了保证基于Web和图像传输方式的远程交互可视化实时性和交互性,设计实现了基于WebSocket技术定义初始化、交互浏览、交互修改等多种支持远程可视化访问的协议;为了提高基于Web的传输图像途径交互操作的实时性,提出并实现了一种基于带宽的自适应调节传输图像质量算法。3、针对多用户远程交互的特点,设计和实现基于共享会话方式的多用户协作机制,通过会话管理对可视化会话进行统一管理和约束,使用服务端的推送技术将可视化应用在多个用户之间进行实时同步,使得领域研究人员针对高性能计算数据,通过浏览器在线调节可视化参数,可以共享高性能计算数据可视化结果。4、在上述研究工作和研究成果基础之上,构建了一个高性能并行可视化服务器的远程可视化系统结构框架和工作流程,开发了集成有开源并行可视化工具的可视化服务器多用户远程交互可视化实验系统,并对远程可视化系统的各项功能进行了实验。实验验证了本文提出和实现技术方法的合理性和有效性。
【关键词】：高性能计算数据 远程交互可视化 科学计算可视化 HTML5 WebSocket
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP38
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 课题研究背景与意义11-21
• 1.1.1 大规模数据可视化的挑战11-13
• 1.1.2 仿真/数值计算结果的可视化技术13-15
• 1.1.3 构建高性能并行可视化服务器的现状和意义15-21
• 1.2 远程可视化21-25
• 1.2.1 远程可视化分类21-23
• 1.2.2 远程可视化研究现状23-24
• 1.2.3 基于图像途径的可视化24-25
• 1.3 并行可视化25-28
• 1.3.1 现有可视化工具的并行支持26-28
• 1.4 本文主要工作28-29
• 1.5 论文结构29-31
• 第二章 高性能并行可视化服务器框架31-37
• 2.1 系统需求31-32
• 2.2 硬件体系结构32-33
• 2.3 软件功能组成模块设计33-35
• 2.4 小结35-37
• 第三章 高性能计算数据的远程可视化系统设计37-51
• 3.1 基于Web的远程交互可视化系统设计37-41
• 3.1.1 用户定义37
• 3.1.2 系统需求37
• 3.1.3 架构设计37-39
• 3.1.4 关键技术39-41
• 3.2 基于WebSocket的可视化协议定义41-42
• 3.2.1 数据交互分析技术41
• 3.2.2 可视化任务初始化定义及协议41-42
• 3.2.3 交互式浏览协议42
• 3.2.4 交互式修改协议42
• 3.3 服务器端实时交互处理优化技术42-46
• 3.3.1 基于探索图像方法提高用户交互实时性改进42-44
• 3.3.2 基于网络带宽自适应图像质量传输算法44-46
• 3.4 基于共享可视化会话的多用户协作实现46-49
• 3.4.1 多用户协作定义47
• 3.4.2 多用户协作实现的机制47-49
• 3.5 小结49-51
• 第四章 实验系统实现与分析51-57
• 4.1 概述51
• 4.2 系统界面51
• 4.3 远程综合可视化实验系统实现技术51-52
• 4.4 测试实验与结果分析52-55
• 4.5 小结55-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 5.1 工作总结57-58
• 5.2 工作展望58-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-65
• 作者在学期间取得的学术成果65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 单桂华;田东;谢茂金;刘俊;王杨;迟学斌;;千万亿次科学计算的原位可视化[J];计算机辅助设计与图形学学报;2013年03期

2 王加亮;秦勃;刘健健;刘妮;;基于MapReduce的交互可视化平台[J];电信科学;2012年09期

3 郑利平;陈斌;王文平;刘晓平;曹力;邝铮峥;;基于分布式渲染架构的远程可视化研究[J];计算机研究与发展;2012年07期

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本文编号：644918