Стратегия размещения подзадач в распределенных вычислительных системах кластерно-метакомпьютерного типа

• Автор: Токарев, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Анализ архитектур систем распределенных вычислений, способов оптимизации их построения и оптимизации процесса вычислений.

1.1 Обзор архитектур распределенных вычислительных систем.

1.1.1 Классификация архитектур многопроцессорных вычислительных

систем.

1.1.2 Обзор вычислительных систем метакомпьютерного типа.

1.2 Обзор методов компоновки и размещения.

1.2.1 Простая задача назначения.

1.2.2 Квадратичная задача назначения.

1.2.3 Задачи, решаемые с помощью линейного и динамического

программ ироваиия .

1.2.4 Задачи компоновки, решаемые в теории автоматизации
проектирования I. .
1.2.5 Методы оптимизации размещения из теории графов.
1.3 Обзор средств управления заданиями в распределенных вычислительных
системах
1.4 Выводы по главе
Глава 2. Стратегия размещения узлов и подзадач в системе распределенных вычислений кластернометакомпьютерного типа .
2.1 Стратегия размещения узлов в РВСКМТ
2.2 Размещение подзадач в идеально надежной системе
2.3 Размещение подзадач в системе с отказами.
2.4 Размещение подзадач с использованием равномерного деления
2.5 Выводы по главе.
Глава 3. Система управления заданиями на основе адаптивной стратегии размещения подзадач.
3.1 Классификация стратегий размещения подзадач и обоснование выбора адаптивной стратегии размещения подзадач.
3.1.1 Метод равномерного размещения в идеальных системах системах без отказов узлов
3.1.2 Метод равномерного размещения в реальных системах системах с отказами узлов.
3.1.3 Метод неравномерного размещения в идеальных системах системах без отказов узлов
3.1.4 Метод неравномерного размещения в реальных системах системах с отказами узлов.
3.1.5 Обоснование выбора адаптивной стратегии размещения подзадач .
3.1.6 Метод адаптивного размещения подзадач с барьерной адаптацией.
3.1.7 Метод адаптивного размещения подзадач с непрерывной адаптацией Ю
3.2 Система управления заданиями на основе адаптивного метода размещения подзадач с непрерывной адаптацией
3.2.1 Размещение на основе известных статистических данных о надежности узлов.
3.2.2 Размещение на основе динамически рассчитываемых данных о надежности узлов .i.
3.3 Выводы по главе
Глава 4. Программный комплекс для управления распределенной вычислительной системой кластернометакомпьютерного типа
4.1 Основные характеристики систем управления заданиями для кластернометакомпыотерных систем.
4.2 Модуль сбора статистики для системы распределенных вычислений
4.2.1 Программа журналирования
4. Программа анализа статистики
4.3 Модуль планирования вычислений для распределенной вычислительной системы.
4.4 Результаты работы РВСКМТ для расчетноориентированных задач
4.4.1 Равномерное разбиение в системе без отказов
4.4.2 Статическая стратегия размещения подзадач в системе без отказов
4.4.3 Статическая стратегия размещения подзадач в системе с отказами.
4.5 Результаты работы РВСКМТ для обменноориентированных задач
4.5.1 Равномерное разбиение в системе без отказов
4.5.2 Статическая стратегия размещения подзадач в системе без отказов
4.5.3 Статическая стратегия размещения подзадач в системе с отказами.
4.6 Результаты применения адаптивной стратегии размещения подзадач в
системе с отказами
4.6.1 Размещение на основе известных статистических данных о надежности узлов.
4.6.2 Размещение на основе динамически рассчитываемых данных о надежности узлов .
4.7 Выводы по главе . .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Данная диссертационная работа проводилась по гранту для поддержки научноисследовательской работы аспирантов высших учебных заведений Министерства образования России по теме Высокопроизводительная вычислительная система повышенной надежности с динамическим распределением ресурсов шифр Л3. Также результаты диссертации использовались для проведения работ по гранту Министерства образования России по теме Теория и методы организации управления распределенными вычислительными процессами в многопроцессорных вычислительных системах и метакомпьютерных сетях шифр Т. Результаты работы были использованы в рамках создания Регионального центра суперкомпьютерных вычислений и телекоммуникационных баз данных коллективного пользования. Результаты диссертационной работы применялись при организации учебного процесса на кафедре Вычислительной техники Пензенского государственного университета. ФГУП НИКИРЭТ. Апробация работы. XIII научнотехнической конференции студентов и профессорскопреподавательского состава Пензенского Государственного университета. Пенза, г. V и VI Международных научнотехнических конференциях Новые информационные технологии и системы Пенза, и гг. Международном юбилейном симпозиуме Актуальные проблемы науки и образования Пенза, г. V и VI Всероссийских научнопрактических молодежных конференциях Антикризисное управление в России в современных условиях Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Работа автора по теме Разработка оптимальной стратегии размещения узлов в распределенной вычислительной системе метакомлыотерного типа получила Диплом в номинации лучшей научноисследовательской работы на 5й Международной конференции молодых ученых Актуальные проблемы современной науки г. Самара, г. Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 7 статей и 9 тезисов докладов. Структура и объем работы. Данная диссертационная работа состоит из четырех глав, заключения и приложения. В первой главе проводится обзор существующих классификаций вычислительных систем, в частности распределенных вычислительных систем. Анализируются варианты построения высокопроизводительных систем с параллельной обработкой данных, производится анализ особенностей кластернометакомпьютерных систем. Анализируются методы компоновки и размещения, потенциально применимые для решения задачи эффективного размещения узлов распределенной вычислительной системы в имеющейся сети. Проводится анализ исследований эффективности планирования вычислений в распределенных системах. На основании проведенного анализа формулируются задачи дальнейшего исследования. Во второй главе предлагаются модели, основанные на теории графов, теории вероятности и теории надежности, позволяющие повысить эффективность систем распределенных вычислений как на этапе проектирования структуры системы, так и на этапе деления задачи на параллельные подзадачи. Предлагаются возможные способы организации статического распределения подзадач для вычислительных узлов системы. Третья глава посвящена разработке классификации стратегий и методов размещения подзадач в вычислительных узлах системы распределенных вычислений, исходя из которой осуществляется выбор того или иного метода для систем с определенными параметрами. На основе результатов, полученных в главе. Для этого используются положения теории надежности и теории марковских процессов. Четвертая глава посвящена разработке программного обеспечения для реализации предложенных во второй и третьей главах стратегий размещения подзадач, а также проверке полученных теоретических результатов на практике. Приводятся результаты замеров временных характеристик работы системы. Стратегия размещения узлов в РВС для поиска местоположения и количества серверных узлов системы. Расчетнообменные характеристики задачи, решаемой в РВС. Классификация стратегий размещения подзадач в РВС. Статическая стратегия размещения подзадач на основе данных о производительности и надежности узлов и каналов связи. Динамическая адаптивная стратегия размещения подзадач на основе имеющихся заранее или рассчитываемых динамически данных о надежности узлов.