高性能计算集群的架构设计与性能评估.docx

高性能计算集群的架构设计与性能评估

目录

内容描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2高性能计算发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.3集群系统研究概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4本文研究内容与结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

高性能计算集群架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.1集群系统概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.1.1集群系统定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1.2集群系统分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.2集群硬件架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2.1服务器节点设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2.2网络拓扑结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.2.3存储系统配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

2.3集群软件架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.3.1节点操作系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.3.2资源管理调度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.3.3作业管理系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

关键技术与设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.1高性能网络技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.2分布式存储技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

3.2.1分布式文件系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

3.2.2对象存储方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

3.2.3数据缓存策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

3.3资源管理与调度策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

3.3.1资源监控与发现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.3.2调度算法设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.3.3任务调度优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.4高效通信模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.4.1MPI并行编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

3.4.2P2P通信模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

3.4.3通信性能优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

性能评估方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

4.1性能评估指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

4.1.1计算性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

4.1.2网络性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

4.1.3存储性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66

4.1.4资源利用率指标．．．．．．．．．．．．．．．