基于.open+pbs的集群系统上的负载均衡的研究

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1、上海大学硕士学位论文网络连接起来的独立计算结点，能够通过集群系统软／硬件形成一个统一的计算资源。在集群系统中，计算结点可以是单处理器系统，也可以是多处理器系统。这些计算结点各自带有CPU、存储器、IO设备以及独立的操作系统。集群系统的多个结点通过通用网络或者其它高速网络进行互连，集群对用户和应用来说是一个单一的系统，它可以提供低价高效的高性能环境和快速可靠的服务。集群系统一般采用通用的商用器件、操作系统、并行编程环境以及典型应用软件等。因此，集群系统能够在较低投资的基础上，通过有效地管理和调度，充分利用系统资源，达到较高

2、的性能价格比。集群系统一般是多用户(Multi—user)、分时共享(Time—sharing)系统。典型的集群系统包含下列组件“3：≯多个高性能计算机(PC，Workstation，SMP)，一般称为计算结点；≯具有当前技术水平的操作系统(层次结构或者微内核结构)；≯高性能互连网络。用商品化网络，如以太网、FDDI、光纤通道以及ATM进行连接，也可用专用互联网来提高数据交换的速度；≯网络接口卡；》快速通信协议与服务。如：AM(ActiveMessage)，FM(FastMessage)；>集群系统中间件(Middlew

3、are)：≯并行编程环境与工具(如：MgI，PVM，调试工具等)；◆典型应用◆串行应用◆并行应用◆分布式应用集群系统的结构图1．1所示⋯：图1-1集群系统结构上海大学硕士学位论文1．2．2集群系统的关键技术1．2．2．1微处理器技术通用商用微处理器现在已经成为计算机系统的基本标准构建块(BuildingBlock)。桌面PC、工作站与超级计算机有着相同的微处理器，这使得采用集群技术进行超级计算机成为可能。1．2．2．2网络技术集群系统是由多台通过网络连接起来的“自治”计算机构成的计算资源。网络技术的发展使得集群系统范围内

4、的资源共享成为可能，网络互连技术在集群中有着举足轻重的地位。在网络通信协议方面，由于通用的TCP／IP协议处理复杂，各个协议层之问的多次信息拷贝和转换使的协议性能低下，许多研究者提出了精简、高效的通信协议，提高信息的传输速率。Beowulf系统中还采用了bypasskemel技术实现零拷贝，从而提高通信系统的性能。如何提高集群系统的通信性能是集群计算技术研究的一个重要方向。1．2．2．3集群系统中间件技术集群系统中间件技术是当前系统研究中还不成熟的方向，因此也是最有研究价值的方向。集群系统中间件技术的研究主要包括：●单一

5、系统映像SSI●系统可用性基础结构●资源管理与调度系统单一系统映像SSI是当前研究的一个热点问题。它致力于对用户和上层应用提供一个单一的、独立的、一致的系统视图。它通过软件和硬件来屏蔽集群系统的具体物理结构，实现一定程度的透明性。单一系统映像技术的研究范围非常广，但研究及实现难度相当大。IBM采用一个折衷的方案，sP实现单入口、单文件层次、单控制点和单作业管理等SSI特征，但未实现单地址空间。高可用性方面的研究是集群系统目前最成功的方面，通过硬件冗余或软件的方法都可以从很大程度上提高系统的可用性，已经投入使用的技术，如：

6、多机备份技术。Checkpoint技术也是高可用性集群中的一种重要技术。不论是进行高性能计算还是高吞吐能力计算，如何有效地在集群系统范围内进行资源的共享、管理和调度都是当前集群系统亟待研究解决的～个重要问题。资源共享是集群系统的基本出发点，在共享的前提下对集群范围内的资源进行有效的资源和调度，对于提高集群系统的吞吐率和性能有着重要的作用。上海大学硕士学位论文1．3集群系统与网格技术的结合1．3．1网格技术概述网格“”(Grid)概念产生于90年代中期，是从电力网(PowerGrid)概念借鉴过来的。网格的最终目的，是希望

7、大家能够像使用电力一样方便地使用分布在网络上强大而丰富的计算能力。网格计算(GridComputing)就是基于网格的问题求解，它是在1995年的I—WAY项目中提出来的。网格是目前越来越重要的研究领域，被称为是下一代的Internet，网格是一种关系科研、经济、社会、国防的重要国家基础设施，在国内外都引起了广泛的关注。网格是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。网格提供集成各种分布的、异构的、动态资源和系统的能力，形成一种无缝的、集成的计算与协作环境，以满足企业间，不同IT资源之间的集成和不同组织间解决方案

8、的扩展。通过在个人、组织和资源之间实现安全、协调的资源共享，来创建虚拟动态的组织．支持在动态虚拟组织中共享和一致地使用不同的资源——即使用地理上和组织上分布的组件构建虚拟计算系统，并将这些虚拟计算系统充分地整合以获得期望的QoS(QualityofService)。目前，网格技术成为越来越重要的研究领域，是一种关系科