PVM环境下动态负载平衡策略的研究

论文摘要

科技的发展对计算能力提出了更高更新的要求，传统的高性能计算机在性价比上、对程序员的要求上以及适应性上很难满足各行各业、各个层次的需求。随着网络技术的迅速发展以及PC机、小型机、工作站的普及，网络并行系统应运而生，由多台计算机所组成的网络并行计算环境，其运算能力甚至可以超越一台高性能计算机。网络并行系统是由专用或通用网络上一组互联的计算单元及相关资源组成，可被用户视为单一的计算环境来使用。网络并行系统以其相对低廉的价格、较短的开发周期、小的用户投资风险、节约系统资源、良好的系统扩展性以及单一系统映象等优势吸引着众多的研究人员。其出现以来，许多院校和科研单位都投入大量的人力和物力进行网络并行计算的研究工作，作为并行系统关键技术之一的负载平衡技术也吸引着越来越多科研人员的关注，国内的吉林大学和清华大学在负载平衡的研究方面取得了很多成果。负载平衡机制分为静态负载平衡机制及动态负载平衡机制，其中静态负载平衡方法应用的比较广的是二次均分法，有关动态负载平衡技术的研究在不断深入。本文提出一个基于模拟退火法进行预测的接收者启动的自适应动态负载平衡策略，借助于并行计算平台PVM(Parallel Virtual Machine，并行虚拟机)，在VC下编写并行程序。课题具体的研究内容如下：(1)查找和分析国内外研究人员所提出的负载平衡机制的优缺点以及适用范围；(2)网络并行计算环境的构建，深入研究PVM对负载平衡的支持；(3)提出一个综合负载指数，衡量各结点机负载，采用神经网络技术进行负载信息的预测；(4)设计一个基于PVM的支持异构环境的动态负载平衡系统，主要采用自适应和接收者启动相结合的方法；(5)负载平衡系统的性能测试：以求解线性方程组为例，分别在无负载平衡系统以及有负载平衡系统的环境下进行测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 负载平衡研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 本文的结构
• 第二章相关技术
• 2.1 并行计算与消息传递的并行计算平台
• 2.1.1 并行计算
• 2.1.2 网络并行计算
• 2.1.3 基于消息传递的并行计算平台
• 2.2 PVM并行虚拟机
• 2.2.1 PVM简介
• 2.2.2 PVM的通信机制
• 2.2.3 PVM的组成
• 2.2.4 PVM的工作模式
• 2.2.5 PVM的特点
• 2.3 负载平衡技术
• 2.3.1 负载的定义
• 2.3.2 负载平衡的目标
• 2.3.3 设计负载平衡系统考虑因素
• 2.3.4 负载平衡策略
• 2.3.5 动态负载平衡控制算法
• 2.4 模拟退火法
• 第三章典型的负载平衡策略分析
• 3.1 典型的负载平衡策略
• 3.1.1 自适应迫切算法
• 3.1.2 投标算法
• 3.1.3 征募算法
• 3.1.4 动态抢先式负载平衡策略
• 3.1.5 接收者驱动方法的动态负载平衡策略（RILBS）
• 3.1.6 采用益处估计的动态负载平衡策略
• 3.1.7 基于多种资源的负载平衡策略
• 3.1.8 运用BP神经网络技术进行负载信息预测的动态负载平衡策略
• 3.1.9 自适应双阈值动态负载平衡系统
• 3.1.10 采用线性时间模型进行预测的动态负载平衡策略
• 3.2 策略分析
• 3.2.1 预测方法
• 3.2.2 驱动方法
• 3.2.3 信息收集方式
• 第四章 PVM动态负载平衡系统的分析与设计
• 4.1 引入分析
• 4.2 实验环境
• 4.1.1 硬件环境
• 4.1.2 软件配置
• 4.1.3 实验环境搭建
• 4.3 系统研究方案
• 4.4 PVM动态负载平衡系统设计
• 4.4.1 负载信息收集
• 4.4.2 负载信息预测
• 4.4.3 资源监测模块
• 4.4.4 调度模块
• 4.4.5 通信模块
• 第五章 Gauss-Jordan消元法的串并行实现
• 5.1 Gauss-Jordan消元法串行算法
• 5.1.1 串行算法
• 5.1.2 复杂度分析
• 5.2 Gauss-Jordan消元法并行算法
• 5.2.1 Gauss-Jordan消元法的内在并行性
• 5.2.2 并行算法设计中要注意的问题
• 5.2.3 算法实现
• 5.2.4 复杂度分析
• 5.3 实验结果及结论
• 5.3.1 测试结果
• 5.3.2 结果分析
• 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢