Управление потоками заданий в распределенных неоднородных вычислительных средах

• Автор: Соболев, Сергей Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Формирование распределенных вычислительных сред.

1.1. Вычислительный кластер как частный случай распределенной среды

1.2. Проекты класса I. Платформа I

1.3. система .

1.4. Концепция i. Программные комплексы i и i

1.5. Система метакомпьютинга Х

1.6. Анализ существующих методов. Постановка задачи.

Глава 2. Архитектура системы управления потоками заданий в среде Х

2.1. Общее описание архитектуры системы управления потоками заданий .

2.2. Серверный уровень XV
2.3. Сетевой уровень XV
2.4. Клиентский уровень XV.
2.5. Визуализация хода вычислений в распределенной среде
2.6. Анализ статистики по завершившимся расчетам. Эффективность расчета
Глава 3. Метакомпьютерная среда Х и реальная вычислительная практика.
3.1. Организация вычислительных экспериментов.
3.2. Решение прикладных задач в метакомиьютерпой среде
3.3. Исследование компонентов распределенной среды
Заключение.
Приложение 1. Конфигурация процессорного полигона НИВЦ МГУ
Список литературы


Вычислительные узлы среды могут быть удалены друг от друга на сотни и тысячи километров, что вызовет большую латентность в их взаимодействии и скажется на оперативности обмена данными. Неоднородность. В состав распределенной вычислительной среды могут входить компьютеры произвольной архитектуры и производительности, работающие каждый в своем режиме под управлением различных операционных систем, связанные между собой каналами с различной пропускной способностью. Динамичность конфигурации. Архитектура среды может изменяться. Любой компьютер может выйти из состава среды в любой момент времени, но это не должно приводить к аварийной остановке вычислительного процесса. Более того, к среде могут добавляться новые ресурсы, которые нужно уметь оперативно подключать к текущему расчету. Различная административная принадлежность. Вычислительные узлы могут принадлежать различным людям и организациям. У всех свои правила администрирования и использования, свои режимы работы, свои политики обеспечения безопасности. Исследования и практика показывают, что реальные вычислительные среды обладают всем этим набором свойств. Особенно ярко они проявляются, если в качестве среды взаимодействия узлов распределенной вычислительной системы рассматривается сеть Интернет. Эти же свойства определяют и характеристики задач, которые могут эффективно решаться в распределенных средах [2]. Среда обладает мощным ресурсом параллелизма, и столь же мощным внутренним параллелизмом должна обладать решаемая задача. При этом предполагается, что задача не только занимает все доступные ей ресурсы, но и использует их в течение достаточно продолжительного времени. Распределенность среды и возникающие из-за этого задержки в коммуникациях требуют выделения в задаче независимых вычислительных блоков и минимизации обмена данными между ними. В основу диссертационной работы легли исследования по созданию и использованию распределенных вычислительных сред, построенных на базе системы метакомпьютинга Х-Сот. Эта система представляет собой инструментарий для оперативного развертывания распределенных сред и адаптации прикладных задач для выполнения в них. С использованием системы Х-Сот был проведен ряд вычислительных экспериментов с задачами из области генетики и биоинженерии, электромагнитной физики, молекулярного моделирования. Эксперименты показали пригодность системы Х-Сот для дальнейшей работы по созданию метакомпыотсрной инфраструктуры, выявили ряд основных направлений развития системы, которые были реализованы в рамках диссертационной работы. Все исследования, выполненные в ходе данной работы, направлены на применение технологии распределенных вычислений для решения практических задач из различных научных областей. Диссертационная работа состоит из трех основных глав, содержание которых может быть описано следующим образом. Первая глава посвящена обзору и анализу наиболее известных программных средств для организации распределенных вычислений. При организации вычислений в распределенной среде центральную роль играет программное обеспечение, позволяющее всем компонентам среды работать над единой задачей, распределяющее задания и собирающее результаты, обеспечивающее взаимодействие пользователей со средой и выполняющимися в ней процессами. В настоящее время исследования и разработка таких программных средств ведется в нескольких направлениях. Одно из направлений заключается в разработке методов организации глобальных вычислительных экспериментов, использующих ресурсы компьютеров, подключенных к сети Интернет. Среди наиболее известных проектов такого рода стоит отмстить научный проект SETI@home, анализирующий полученные от радиотелескопа данные с целыо поиска в них фрагментов сигналов искусственного происхождения. Существует значительное число аналогичных проектов, решающих конкретные задачи из других областей науки. Схожесть подобных проектов и их основное ограничение - возможность работы в рамках одного проекта только над одной задачей - привело к созданию ряда платформ, унифицирующих разработку подобных проектов за счет использования единых клиентских модулей, интерфейсов и протоколов. В диссертации обсуждается одна из таких платформ - BOINC. Condor.