武华北[1]2004年在《Linux进程间的通信机理及其在PC集群中的应用》文中研究指明众所周知，操作系统是连接计算机硬件与上层软件及用户的桥梁，它的安全性是至关重要的。虽然我们不能说Linux一定比Windows更安全，但与封闭源代码的Windows相比，开放源代码的Linux系统可以让我们方便地分析其源代码，以找出其中的不足并加以修改，而不是像Windows那样，用户只能被动地接收微软公司的安全补丁。另外，从国家安全的角度来讲，中国显然不能过多的依赖某些西方国家，能拥有自己的操作系统一直是国人努力的方向，而开放源代码的Linux给了我们这个机会。有迹象表明，开放源代码的Linux操作系统将会在中国大有作为，所以我们需要向人们推介它，使更多的人了解Linux。对于计算机专业人员来说，更要了解和掌握Linux的内核源代码，这样才能使得我们的系统开发以及提高操作系统的效率和安全性等工作更具针对性和更加有效。 对于多任务、多用户的操作系统来说，进程间通信是非常重要的，它是系统稳定运行的基础，而信号又是作为Linux最基本的进程通信机制。 本文从数据结构入手，结合主要的功能函数，重点分析了信号通信机制在Linux中的具体实现过程。同时，Linux提供的强大的网络功能，也使它成为了PC集群系统的主流操作系统。MPI作为当前主流的并行编程工具之一，日益受到广大用户的青睐，它主要是通过借助操作系统提供的socket机制来实现具体的通信功能。本文着重分析了作为分布式进程间的通信手段的socket通信机制在Linux中的实现，以及作为通用的分布式通信手段socket在PC集群系统中的不足之处。
张永彬[2]2007年在《岩石破裂过程分析并行计算方法研究》文中认为随着我国大型、超大型岩土工程的建设,岩石材料脆性破坏与工程结构灾害的研究面临着严重的挑战。岩石工程结构尺度巨大,涉及大量多相细观结构、宏观结构和界面,岩石工程中岩体结构失稳和破裂过程数值分析必须采用巨大的单元数目,需要巨大的计算容量和计算速度,而且岩石工程中的破裂问题数值模拟是一个从变形起始到最终破坏的漫长过程,这个过程对数值模拟而言周期非常长,需要极高的计算速度,对计算能力提出了较高的要求,而传统的单机串行分析方法无法满足工程需要,因而需要发展基于并行计算技术的大规模岩石结构破坏过程数值分析软件系统,以满足岩石力学和工程发展的需求,深入分析岩石材料细观破坏本质、进行工程稳定性评价。本论文在课题组原有工作基础之上,围绕岩石破裂过程并行分析这一主题,开展了以下几个方面的工作：1.完成了基于Jacobi预处理稳定双共轭梯度法的分布式集群环境下的并行求解器。并行求解器能够充分利用计算和通信的重迭以达到降低通信延迟的目的,其对存储要求较低,计算速度较快,能够完成大规模线性方程组的求解。2.讨论了有限元区域分解实施过程中有限元的网格无重迭划分、数据分割以及信息管理实现细节,构建了有限元计算子区域的有限元信息以及数据的局部化存储,并同时构建了并行计算的通信环境。3.基于有限元区域分解方法和并行Jacobi预处理稳定双共轭梯度法,采用MPICH和Fortran编制了叁维弹性有限元并行计算程序。算例表明并行计算程序具有较高的性能和良好的可扩展性。4.设计了基于客户机-服务器模型的分布式岩石破裂过程分析并行分析系统(RFPA3D-Parallel),采用WindowsXP PC机作为客户机,并行计算机作为服务器提供计算资源。通过面向连接协议的socket服务实现了客户机-服务器模型,完成了跨平台系统的信息通讯和数据传递功能,使得WindowsXP和Linux能够协调处理,从而实现了面向网络的岩石破裂过程并行分析系统。目前在所使用的32计算结点集群环境下,并行计算程序使用12个计算结点24个CPU就可以完成300万六面体单元近千万自由度的岩石破裂过程分析。5.通过应用RFPA3D-Parallel数值分析系统实现了不同主应力水平下叁层层状岩石结构模型中等间距裂纹数值模拟。一共进行了直接拉伸、双向不等应力拉伸和双向等应力拉伸叁种不同类型9种不同主应力比条件下的裂纹等间距数值模拟。数值模拟再现了裂纹的萌生、扩展以及贯通,最终形成不同模式的裂纹的整个形成过程。9种不同主应力比条件下的裂纹等间距数值模拟结果表明随主应力水平不同,裂纹模式由平行裂纹模式转变为多边形裂纹模式。从而表明RFPA3D-Parallel数值分析系统在岩石工程结构破坏分析领域具有广泛潜在的应用前景,它为岩石工程结构破裂过程分析提供了一个强有力的数值分析工具。
佚名[3]2002年在《通信》文中进行了进一步梳理TN91 02050727自相似过程的合并和分解过程/薛质,施建俊,李建华(上海交通大学)11上海交大学报.一2 001,35(11)一1603一1606对LAN、ISDN的信令信道和其他通信系统中的数据统计分析表明,在宽带网络中的业务流具有自相似特性,
梁才浩[4]2006年在《基于新型进化算法和微机集群的电力系统并行无功优化研究》文中研究表明电力系统无功电压自动控制的发展大致可以分为四个阶段,即设备级就地分散控制阶段、厂站级就地协调控制阶段、区域级协调控制阶段和全局协调控制阶段。其中尤以基于无功优化、集安全性和经济性于一体的全局协调优化控制为最高追求目标,其条件随着SCADA数据准确率和EMS实用化水平的不断提高正日渐成熟,相应的需求也日益迫切。因此,无功优化问题是目前电力系统领域中的研究热点之一,研究内容主要包括两个方面,即考虑更多实际需求的详细建模和快速准确的求解。本文着重研究无功优化问题的求解方法。在数学上,无功优化是一种同时具有连续变量和离散变量、具有非线性的目标函数、非线性的等式和不等式约束的复杂优化问题,具有非凸性和多极值性,其快速准确求解相当困难。目前主要有基于导数的数学规划方法和智能优化算法等两类求解方法,前者以内点法为最新发展,后者以进化算法为典型代表。两者各有优缺点,前者计算速度快,但理论上容易陷入局部极小点,在处理离散控制变量和不可行问题方面存在困难;后者能以较大概率找到全局最优解,便于处理离散控制变量和不可行问题,但容易陷入早熟,计算速度慢。为解决基于进化算法的无功优化的早熟和计算速度慢的缺点,前人做了大量工作。归纳起来,主要有叁个努力方向:(1)利用进化算法与其它智能优化算法或内点法的互补性来构造混合算法;(2)运用与无功优化相关的电力系统计算和运行方面的经验和知识来简化计算模型、减小问题规模;(3)运用并行计算来加速计算。本文的研究也大致按照这叁个方向展开:第2章从全局搜索能力较强的进化规划(EP)入手,首先比较了四种EP方案用于求解无功优化问题时的性能;然后研究了所谓的自适应快速EP方案用于求解无功优化问题时的有效性;最后根据比较分析中总结出来的规律,对两种EP方案进行了成功的改进。研究总体表明,EP用于求解无功优化问题时速度太慢。第3章将差异进化算法(DE)首次用于求解无功优化问题,研究了其寻优机理和参数设置的问题,并通过与其它进化算法和粒子群算法的比较分析了它的性能。结果表明,对求解无功优化问题而言,DE总体上是一种比较优秀的新型进化算法,值得进一步研究和应用。但同时也发现,DE需要相对较大的群体规模才能避免早熟收敛。当系统规模较大时,这将导致计算时间很长,在单机计算的条件下难以满足在线无功优化的需要。第4章研究运用并行计算技术来加快DE用于求解无功优化问题时的计算速度,并以微机集群为平台加以实现。算例分析表明,并行化的确可以大大提高DE求解无功优化问题的速度,采用并行DE和适当规模的集群可以较好地实现电力系统的在线无功优化。但同时也发现,并行计算的加速效果随集群规模的扩大而迅速饱和,有必要通过算法本身的改进来降低所需的群体规模,从而进一步加快计算或使用更小规模的集群以降低成本。第5章首先分析了DE和EP的互补性,然后利用这种互补性设计了名为DEEP的混合算法。它以DE为主体,并通过EP的随机变异操作引入新的遗传信息以缓解早熟压力。算例分析表明DEEP具有如下优点:(1)可以有效克服DE需要相对较大的群体规模才能避免早熟的缺点,从而可以大大节省计算时间。主从并行化时,DEEP还可将繁衍操作分散到从进程进行而不致使优化结果明显变差,从而可以进一步节省计算时间。(2)是一种通用的算法,且性能对参数不敏感,唯一的参数设为固定值即可。(3)由于采用了合理的主辅群体机制,对辅助群体不做适应度评估,故新增的计算时间几乎可以忽略不计,十分适于求解无功优化这种适应度评估非常耗时的优化问题。第6章运用协同进化技术提供的系统框架,将分解协调技术引入了DE,并利用电力系统无功电压之间的关系具有局部性的特点将电网分成若干个尽可能独立的区域以减少协调工作量,由此构造了一种协同DE与电网分区相结合的无功优化方法CCDE-PSD;针对其特点,还设计了一种叁层主从并行结构来实现其并行化。算例分析表明,CCDE-PSD及其并行化的方案设计都是合理有效的。无论从解的质量还是计算时间来看,CCDE-PSD都明显优于普通DE,可以在使用更小的群体规模和更少的进化代数的情况下获得更好的解。第7章总结全文,并展望了值得进一步开展的工作。
孙龙[5]2011年在《CMAQ模型的并行效率优化研究》文中进行了进一步梳理伴随着环境污染问题的日益凸显,大气质量模型逐渐成为环境研究领域所关注的焦点。然而由于运算数据的海量化、污染源种类繁多、模拟周期的增长、空间网格要求的精细化、参考因子复杂等因素的影响,在PC机上串行运行模式的速度异常的慢,成为大气模式运算效率的瓶颈,严重阻碍了空气质量模式在日常环境模拟中的推广应用。因此,在现有的硬件实验环境条件下,如何快速、高效、准确地完成大气数值模拟,成为该领域的重要研究方向。本文首先介绍了研究的背景和意义,然后对Models-3/CMAQ模型的各模块进行了仔细的剖析,接着对比研究了DNFS和PVFS两种并行文件系统,给后续的并行实验选择了合适的文件系统平台；其次,本文详细介绍了MM5模型、SMOKE模型及CMAQ模型的安装运行过程及参数配置要求；最后,对CMAQ模型的可并行性进行了分析,然后在此分析的基础上,完成了基于PVFS文件系统的并行算法的设计。本文的结尾之处,在并行集群系统上对算法进行了测试并分析比较了实验结果。本文所作的研究工作如下所示：(1)开题阶段,查阅了大量研究领域内的国内外相关文献,了解了Models-3/CMAQ模型和高性能集群系统的理论和技术,并分别掌握了二者的研究发展现状。(2)为了给CMAQ模型的并行效率优化选择一个合适的文件系统平台,对DNFS和PVFS两种并行文件系统作了细致的对比研究。(3)实验的第一阶段,全面而又系统地学习了Linux操作系统的基本命令和常用工具,进而研究了Linux脚本的基础语法。然后,在此基础上,通过进一步修改模型编译安装脚本使之适用于本地操作系统,在预定实验平台上完成了MM5模型、SMOKE模型及CMAQ模型的安装调试。(4)实验的第二阶段,在CMAQ模型可并行性分析的理论基础上,设计并实现了基于PVFS文件系统的并行算法,然后在预先安装好的实验平台上进行了实地测试,评价了模型优化性能的优劣。
李帅[6]2018年在《微服务架构的研究及其在线教育系统的实现》文中研究表明随着移动互联网技术的快速发展以及教育行业的信息化改革,在线教育这个概念迅速火热起来,出现了越来越多的在线教育平台。最初的在线教育平台功能比较简单,随着用户需求的不断变化,在线教育平台的功能需要不断的扩展,要是没有设计一个好的软件架构,当需要在系统中进行功能的扩展时就比较麻烦。因此,本文基于微服务设计理念,设计了一个低耦合、易扩展、可伸缩、高可用、高性能、可持续集成以及自动化部署的软件架构,并且使用该微服务框架开发实现了在线教育系统平台。本文首先对微服务架构设计的基本原则以及用到的关键技术进行研究。为了保证系统的高可用和高性能,采用LVS+Keepalived+Nginx组合构成二层负载均衡架构,来对系统的应用服务器集群进行负载均衡;基于低耦合、易扩展和避免重复开发的设计原则,通过以业务为边界对系统功能点进行划分建模,然后采用分布式服务框架Dubbo进行微服务模块的开发;为了保证Dubbo微服务模块的高可用,使用Zookeeper集群对Dubbo服务模块的提供者和消费者进行管理;为了对众多的微服务模块配置文件进行动态的统一管理,扩展Disconf作为系统的分布式配置中心;为了对Dubbo服务调用链进行追踪保证系统的稳定性,采用Zipkin来实时监控。然后,根据具体的业务需求设计整个在线教育系统的系统架构,并给出了系统中各类服务器的设计方案。然后使用SpringBoot+Spring Data Jpa+Dubbo开发框架来实现各个功能模块,并且详细介绍了如何把开发好的应用程序构建Docker镜像以及部署使用。最后,整个系统应用服务器采用虚拟化技术Docker进行集成部署,并进行系统的功能测试和性能测试。从测试结果来看,符合预期要求,取得了比较好的效果。
王俊伟[7]2005年在《大规模多媒体存储系统中数据放置与调度策略的研究》文中指出随着计算机技术的进步和多媒体技术的发展,大规模服务器存储系统成为当前研究的热点。在设计大规模媒体服务器的存储系统时,需要提供巨大而可靠的存储空间和高I/O吞吐,尤其是读的I/O性能。数据分布方式是影响存储系统的性能和相应调度策略的关键因素,因此,研究视频服务器存储系统中数据分布及其调度策略具有重要意义,本文围绕这些问题开展了—些有意义的研究工作。 本文首先设计了—种分布式的网络RAID系统,它采用大量的磁盘驱动器构建集群存储系统:所有分布的本地磁盘可以用中间件粘连在—起形成一个大的、具有单一I/O空间的存储池。它能够获得非常可观的性能和存储容量,提供高效的结点间磁盘文件共享功能和媒体服务性能。建立在高性能PC结点集群基础上的大规模集群视频服务器是一种经济而高效的结构。 其次,在分布网络RAID存储布局的基础研究之上,本文设计了—种在磁盘存储区域中将数据块与校验块分离放置(SPDB)的数据片化方式,它能够获得最大并发流数目;同时设计了一种结点级校验组(NDPG)的冗余数据放置方式,使整个系统能够容忍单结点和单个磁盘失效,能够以较低的存储开销获得较高的可用度。并且利用马尔可夫状态图的方法分析了存储系统的可用度,结果表明,在相同的系统配置下,NDPG相比简单RAID-5和RAID-x的可用度改进因子(AIF)分别为99.59%和89.05%。 系统扩展是满足容量和带宽增长需求的主要手段,但是扩展过程需要在整个系统中重新调整和分布数据块。本文总结了扩展算法应当遵循的叁个条件:扩展算法开销小;数据移动量小;扩展后存储及负载均衡。并对视频服务器上媒体文件的数据块按随机放置方式分布于各个结点中,暂时不考虑校验和冗余信息的情况下,设计了编号重组(SNR)算法,它不但可以达到快速扩展的要求,而且扩展后存储负载保持均衡。 为了充分利用多磁盘的并行性以减少请求的执行时间,需要确定将—个I/O请求划分为多少个子请求,即并发度。通过解析的方法确定I/O请求的最佳并发度相比其它方法具有简单,完备和高效的优点。本文根据磁盘设备数据准备时间、设备的带宽和设备的请求管理开销等因素,研究了为视频请求选择合理的并发度的问题,以更好地利用多个设备的并发性能来减少I/O请求执行时间,为数据片化提供一定的理论依据,并依此确定系统配置的规模。并对解析结果进行了充分的模拟试验。试验表明,该方法能合理的选择系统结点数和设备数、片单元大小等配置,对提高系统性能具有指导意义。 为了同时优化存储系统中请求并发和负载平衡,本文提出基于平衡超图划分的自适应数据分布策略;在此策略中设计了两个目标函数同时进行请求并发与负载平衡的优化控制,根据一定I/O访问模式动态优化盘阵性能。在此基础上,结合离差和熵的概念,设计了一种调整负载
王小青[8]2012年在《基于MPI+CUDA的频率域二维波形正反演并行算法研究》文中提出随着地震勘探目标日益复杂化和勘探要求日益精细化，地震勘探的数据量和计算量在不断增加，这使得人们对高性能计算提出了更高的要求。全波形反演方法能够利用完整的波场信息，因此具有精确刻画模型细节的潜力，这将是未来地震勘探的发展趋势。然而，由于全波形反演和波形正演数值模拟庞大的存储量和计算量限制，该方目前还无法在实际地震资料中得到广泛应用。因此，发展高性能计算在地震勘探全波形反演中的应用是十分必要的，一旦克服了运算方面的困难，全波形反演将会得到令人满意的结果。由于在频率域进行波形数值模拟时不同频率计算具有独立性，并且便于实施由低频至高频的多尺度波形反演策略。因此本文采用了二维频率域全波形正、反演理论基础，在前人的基础上推导了各向同性介质中频率域二维声波波动方程差分格式，推导了梯度法反演的雅克比矩阵、梯度方向和近似海赛尔矩阵的计算公式等。从上述理论中可以看出，庞大系数矩阵的存储限制和巨大规模的带状系数矩阵的求解问题是制约频率域波形数值模拟和波形反演方法广泛应用的瓶颈。鉴于上述问题，本文采用了坐标格式来存储大型的稀疏的带状系数矩阵，并调用经过GPU技术加速的迭代解法函数库来求解线性方程组，同时将MPI技术应用到频率域波形正演的各频率独立计算和频率域波形反演的多右端并行求解中，实现了频率域波形正、反演并行算法。最后通过几个理论模型的频率域波形正、反演算例验证了该并行算法的有效性以及计算效率。
参考文献：
[1]. Linux进程间的通信机理及其在PC集群中的应用[D]. 武华北. 郑州大学. 2004
[2]. 岩石破裂过程分析并行计算方法研究[D]. 张永彬. 东北大学. 2007
[3]. 通信[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2002
[4]. 基于新型进化算法和微机集群的电力系统并行无功优化研究[D]. 梁才浩. 华中科技大学. 2006
[5]. CMAQ模型的并行效率优化研究[D]. 孙龙. 陕西师范大学. 2011
[6]. 微服务架构的研究及其在线教育系统的实现[D]. 李帅. 北京邮电大学. 2018
[7]. 大规模多媒体存储系统中数据放置与调度策略的研究[D]. 王俊伟. 国防科学技术大学. 2005
[8]. 基于MPI+CUDA的频率域二维波形正反演并行算法研究[D]. 王小青. 中国地质大学(北京). 2012
标签：计算机软件及计算机应用论文; 存储服务器论文; 集群技术论文; 集群服务器论文; 并行处理论文; 服务器类型论文; 通信论文; 机理分析论文; 并行计算论文;