计算机的信息网络及应用关键技术应用研究.doc

计算机信息网络及其应用关键技术研究 远程高性能计算环境是“九五”国家重点科技攻关项目计划——“计算机信息网络及其应用关键技术研究”——的一部分，是专题六“典型计算机网络应用技术”的子专题。本项目以中国教育与科研计算机网(CERNET)的IBM SP2高性能并行计算机为计算资源，其目的是建立一个高效率、低费用的远程高性能计算环境，使国内各高等院校和科研单位都能够在本地通过网络以较低费用使用该机提供的强大计算能力，从而有效地提高该机的使用效率。 ? ??? 远程高性能计算环境由本地高性能计算仿真系统(LSES)、远程作业运行系统(RJES)和可视化程序运行行为监测系统(VPMS)三个子系统构成。 ?? ??本地高性能计算仿真系统(LSES)的作用是使得用户能够在本地对程序进行编辑、调试和分析工作，作为远程计算前的准备，而不必长时间联网访问远程高性能计算机进行交互开发与调试，以此有效地减轻网络及远程高性能计算机的负载。LSES实现了基于SUN OS(Solaris)和PC Linux操作系统的支持C、Fortran两种语言和PVM、MPI两种并行消息通信库的本地高性能并行计算环境。本地程序与远程高性能计算机SP2上的程序语义一致，用户程序只要能在本地编译、调试和运行通过，就可基本不加修改地在SP2上重新编译和运行。 ??? ?远程作业运行系统(RJES)的作用是按照用户的要求，将用户在本地调试成功的程序和原始数据传送到远程高性能计算机上，然后在其上完成编译、链接工作，并为其分配处理机运行，最后将执行结果等信息回送给用户。为了减少所占用的网络带宽，RJES只在需要的时候才与用户计算机建立网络连接。RJES同时负责对用户的访问权限控制。RJES又由本地作业传送系统LJTS和远程作业调度、执行系统RJSES两部分构成。LJTS运行于本地计算机，负责将用户作业传送到远程高性能计算机，用户可以通过一个描述文件对远程SP2上任务的编译、执行与结果回送进行控制。RJSES运行于远程高性能计算机SP2上，负责接收远程任务并控制其访问权限，并根据用户描述文件的要求为其分配处理机节点进行编译和运行，最后将用户要求的结果等数据回送给用户。 ???? 可视化程序运行行为监测系统(VPMS)的作用是使用户能够根据远程作业运行系统(RJES)返回的数据直观地回放程序执行过程中的资源使用情况、处理机间通信情况等，从而为进一步分析、修改和优化程序创造条件。VPMS支持基于XPVM和XMPI的任务执行行为记录与回放机制，用户可以在本地计算机上通过本系统提供的XPVM和XMPI回放程序回放由远程高性能计算机SP2回送的执行行为记录文件，对程序执行时所使用的各种系统资源和处理机间的通信情况进行直观的的观察和分析，从而为进一步分析、修改和优化程序创造条件。 ????一、目的和意义 高性能计算机在各类计算机系统中功能最强、性能最高、规模最大，它具有巨大的数值计算和数据处理能力，能够广泛应用于国民经济、国防建设和科技发展中具有深远影响的重大课题，如石油勘探、地震预测预报、气候模拟及大范围天气预报、新型武器设计和核武器系统的研究模拟、航空航天飞行器、卫星图象处理、天体和地球科学、实时电影动画系统、虚拟现实系统等等。解决这些问题需要的存储容量和计算规模通常都很大，因而一般的计算机无法胜任。推广和使用高性能计算机可以解决这些在一般计算机上难以解决的问题，具有巨大的社会和经济效益。例如，用高性能计算机代替风洞试验研究，就可以节省上千万元的资金；如果用高性能计算机代替导弹试验进行仿真研究，则可节省上亿元。 目前，阻碍高性能计算机推广和使用的最根本问题就是其价格非常昂贵，远非一般的部门或单位所能承受。因此如何充分利用现有资源，发挥已有高性能计算机的最大效能，成为推广、扩大高性能计算机应用领域的首要问题。随着我国计算机网络技术的发展，特别是Internet网和国家信息高速公路等基础设施的建设，为我们提供了一条通过计算机网络访问远程高性能计算机的途径。 我国教育科研网(CERNET)的建成，为实现远程高性能计算提供了可能。CERNET网络中心拥有一台IBM SP2高性能并行计算机，装备了28个结点，每一个结点都是一台高性能IBM RS/6000工作站。这台计算机具有极高的计算和处理性能以及很大的内外存容量，并且已通过CERNET联入Internet。此项攻关任务的目的就是以这台高性能计算机为核心，建立一个高效率、低费用的远程高性能计算环境，让无力购买高性能计算机的各部门、各单位都能够通过网络使用该机提供的强大计算资源，从而有效地提高该机的使用效率，尽量做到“少花钱，多办事”。此项目的主要意义可以归纳如下： 使国内各高等院校和科研单位都能够在本地通过网络以较低费用使用CERNET IBM