基于linux集群的并行計(jì)算

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第26卷第3期喀什師范學(xué)院學(xué)報(bào)Vo【．26No．32005年5月JournalofKashgarTeachersCollegeMay2005基于Linux集群的并行計(jì)算王鵬(陜西理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，陜西漢中723003)摘要：簡要論述了并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、并行計(jì)算原理，并介紹了L'm山【集群并行計(jì)算平臺(tái)的建立以及在此平臺(tái)下的單一系統(tǒng)映像SSI和并行編譯環(huán)境MPI．關(guān)鍵詞：并行計(jì)算；集群；MPI；SSI中圈分類號(hào)：TP316．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文

2、章編號(hào)：1006—432X(2005}03—0073—03隨著社會(huì)進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并行計(jì)算越其中：B(Bridge)是存儲(chǔ)總線和I／O總線的接口，I／來越多的應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)(航空航天、環(huán)境OB(I／OBus)是I／O總線，LD(LocalDisk)是本地科學(xué)、生命科學(xué)、人工智能、計(jì)算數(shù)學(xué)等等)．并行硬盤，(MemoryBus)是存儲(chǔ)器總線，NIC(Net—workInterfaceCircuitry)是網(wǎng)絡(luò)接口電路，P／C計(jì)算的發(fā)展首先是從體系結(jié)構(gòu)開始，接著是系統(tǒng)軟(Microproc

3、essorandCache)是微處理器和高速緩件(特別是編譯器與操作系統(tǒng))和應(yīng)用軟件的開發(fā)．存．創(chuàng)建和使用并行計(jì)算機(jī)的主要原因是因?yàn)椴⑿杏?jì)COW的每個(gè)系統(tǒng)都是一個(gè)完整的工作站，一算機(jī)是解決單處理器速度瓶頸的最好方法之一．個(gè)節(jié)點(diǎn)可以是一臺(tái)PC或SMP，各個(gè)節(jié)點(diǎn)一般由商考慮到系統(tǒng)成本及易構(gòu)性，結(jié)合一般并行計(jì)算品化的網(wǎng)絡(luò)互連，每個(gè)節(jié)點(diǎn)一般有本地磁盤，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用，本文主要介紹集群并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和上的網(wǎng)絡(luò)接口是松散耦合到I／O總線上的，一個(gè)Linux集群，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)例闡述并行計(jì)算完整的操作系統(tǒng)駐留

4、在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上．的實(shí)現(xiàn)原理與并行系統(tǒng)中的任務(wù)分配機(jī)制．1．2軟件平臺(tái)1集群并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1．2．1節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)Linux是集群系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)中最流行的操作系統(tǒng)．1．1硬件平臺(tái)其主要特點(diǎn)是：開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、多用戶、多任務(wù)．根據(jù)指令流和數(shù)據(jù)流的不同，通常把計(jì)算機(jī)系Linux向用戶提供三種界面：用戶命令界面、系統(tǒng)統(tǒng)分為單指令流單數(shù)據(jù)流(SISD)、單指令流多數(shù)調(diào)用界面和圖形用戶界面．Linux一般由四個(gè)部分據(jù)流(SIMD)、多指令流單數(shù)據(jù)流(MISD)和多指令組成：內(nèi)核、sheⅡ、文件系統(tǒng)和實(shí)用工具．內(nèi)核是

5、運(yùn)流多數(shù)據(jù)流(MI)四類．集群(Cluster)并行計(jì)算行程序和管理磁盤、打印機(jī)等硬件設(shè)備的核心程機(jī)屬于多指令流多數(shù)據(jù)流(MIMD)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)．機(jī)序．它從用戶那里接受命令并把命令送到內(nèi)核去執(zhí)群Cluster(或工作站機(jī)群，COW)的結(jié)構(gòu)示意圖如行．Shell是系統(tǒng)的用戶界面，提供了系統(tǒng)與內(nèi)核進(jìn)行交互操作的一種接口．它接受用戶輸入的命令，圖1．并把它送到內(nèi)核去執(zhí)行．并行編程環(huán)境(MPI)和應(yīng)用程序1．2．2網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算軟件MPI(MessagePassing單一系統(tǒng)映像SSIInterface)有了

6、高速網(wǎng)絡(luò)和簡潔高效的底層協(xié)議，集群并—節(jié)點(diǎn)(Node)L—一行計(jì)算軟件的任務(wù)就是在提供完備的并行計(jì)算語蘭蘭翌!!竺!!：：l＼義的情況下，盡量地把底層物理性能提供給上層的圖1ClusterMIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并行應(yīng)用．下面我們將簡要介紹一下集群中最流行收稿日期：2004—11．24作者簡介：王鵬(1976一)，男，陜西理工學(xué)院計(jì)算機(jī)系教師，主要研究方向?yàn)榧河?jì)算維普資訊http://www.cqvip.com·74·喀什師范學(xué)院學(xué)報(bào)第26卷的并行計(jì)算環(huán)境mpi．一個(gè)串行應(yīng)用等等．目前比較成熟的提供機(jī)群

7、系統(tǒng)mpi是并行計(jì)算機(jī)的消息傳遞接口標(biāo)準(zhǔn)．指定SSI的中間件／St件／工具有NFS(網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))、該標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是為了提高并行程序的可移植LSF(作業(yè)管理系統(tǒng))等．性和使用的方便性．有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并行計(jì)算環(huán)2并行計(jì)算的定義及實(shí)現(xiàn)原理境下的應(yīng)用、軟件庫以及軟件工具就都可以透明地2．1并行計(jì)算的概念移植．各個(gè)廠商可以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)提供獨(dú)具特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行并行計(jì)算的兩個(gè)基本目的是：在問題規(guī)模的軟件來實(shí)現(xiàn)和硬件的支持，從而提高并行處理的一定的情況下，縮短求解時(shí)間；在給定時(shí)間范圍內(nèi)，能力．?dāng)U大問題求解規(guī)模．在

8、N個(gè)處理器上同時(shí)進(jìn)行一mpi沒有簡單地指定某系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)，而是吸取個(gè)計(jì)算或處理一個(gè)任務(wù)，理論上可以比在一個(gè)處理許多已經(jīng)廣泛應(yīng)用的消息傳遞系統(tǒng)的特點(diǎn)．它在采器上計(jì)算或處理快N倍．但是，如果考慮到并行開納已有系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加了許多新的特點(diǎn)，銷，這個(gè)理論值顯然不成立．并行開銷(包括通信、從而使其成為非常有吸引力的標(biāo)準(zhǔn)．MPI有下列同步等時(shí)間)是進(jìn)行并行計(jì)算而引入的開銷．這里特點(diǎn)：給出兩個(gè)概念：(1)mpi只是一個(gè)支持并行計(jì)算的程序庫，并(1)并行計(jì)算．可同時(shí)求解的諸進(jìn)程的集合，不是一