基于UNICORE数值天气预报系统的设计与实现

论文摘要

中尺度数值天气预报模式是基于描述大气运动变化的非线性偏微分方程组，在计算机上建立的模拟未来天气要素变化的大规模运算模式，需要处理大密度的数据和进行复杂的运算。中尺度数值天气预报为评估严重的天气灾害提供了有效的指导，因此中尺度天气预报占有越来越重要的地位。MM5模式是世界上应用最为广泛的中尺度模式。当前数值天气预报产品越来越丰富的需求和对预报精度的提高，需要巨大计算量和相应科学仪器的支持，另外整合数值天气预报各个步骤以提高工作效率也是当前研究的热点。与此同时，网格中间件已经部署在世界上多个组织中，如UNICORE，Globus，把科学，工程等领域的应用部署在这些网格中间件上，以获得无缝的计算能力和访问网格环境中资源的接口为目的的各项工作正在展开。本文在UNICORE Arcon Client Library基础上，根据数值天气预报的业务流程实现多种作业提交方式以满足科研和工程计算的需求，构建了数值天气预报专用的Web轻量级客户端；对于UNICORE的抽象作业对象中的输入数据的导入，命令序列的执行，输出数据的导出以及作业中工作流的指定进行了分析和研究，实现了数值天气预报抽象作业对象的包装；对于资源日益膨胀的网格系统，使用UNICORE原有的用户手动映射的方法查找符合作业需求的资源变的相当困难，本文对UNICORE UPL协议和GMS生产者接口进行了分析和研究，分别实现了对网格系统中资源静态和动态情况的发现，并通过资源评估算法对各个资源进行评估，为用户作业匹配最优的资源，实现了具有资源发现和作业调度功能的UNICORE Broker。在此基础上，本文对数值天气预报的业务流程和特点进行了调研，提出基于UNICORE网格中间件的数值天气预报系统的设计，最终实现整个系

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 简写符号对照表
• 第一章 引言
• 1.1 本课题的背景与意义
• 1.2 本文所做的工作
• 1.3 本文的组织
• 第二章 网格中间件UNICORE以及相关的应用工作
• 2.1 中尺度数值天气预报
• 2.2 网格与网格计算
• 2.3 UNICORE
• 2.3.1 UNICORE的体系结构
• 2.3.2 UNICORE的作业流程
• 2.3.3 UNICORE的作业调度
• 2.4 UNICORE相关的应用工作
• 2.4.1 EUROGRID
• 2.4.2 OpenMolGRID
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于UNICORE数值天气预报系统分析和设计
• 3.1 构建网格门户的若干问题
• 3.2 B/S结构的网格系统的特点
• 3.3 系统的分析与设计
• 3.3.1 系统的功能分析与设计
• 3.3.2 系统的结构分析与设计
• 3.3.3 系统的实现分析
• 3.4 开发工具
• 3.4.1 Java
• 3.4.2 JSP
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于UNICORE数值天气预报系统关键技术的实现
• 4.1 数值天气预报轻量级客户端的建立
• 4.1.1 轻量级客户端
• 4.1.2 建立轻量级客户端
• 4.2 UNICORE数值天气预报抽象作业的包装
• 4.2.1 UNICORE作业创建、提交、执行的分析
• 4.2.2 UNICORE的数值天气预报作业包装的实现
• 4.3 Resource Broker的原理和实现
• 4.3.1 UNICORE组件间通信的分析
• 4.3.2 UNICORE作业提交运行机制的分析
• 4.3.3 UNICORE Broker的实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于UNICORE数值天气预报系统的部署应用
• 5.1 系统的部署情况
• 5.2 系统的应用情况
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的主要学术论文
• 攻读学位期间参加的主要科研项目
• 学位论文评阅及答辩情况表