一种基于网格的并行编程模型

论文摘要

网格是在个人、计算资源、组织机构的动态集合上实现灵活、安全、协同的资源共享的基础设施。网格计算的主要目的是实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作,消除信息孤岛和资源孤岛。目前已经有不少成熟的网格系统投入实际应用,并取得了很好的效果。但是基于网格系统的网格应用开发工具还没有达到能够被普通程序开发人员容易掌握的程度,本文提出的网格并行编程环境能够使一般的应用开发人员能够快速得开发出能够利用已有网格系统和网格服务的网格并行应用程序,从而提高原有应用的规模和性能。本文的主要工作和成果包括:1.提出了一套类MPI的网格并行编程接口GridPPI,通过消息传递接口和网格相关的调用接口来支持粗粒度的网格并行计算程序。2.提出了一种实用的网格环境下的并行程序运行模式。由于网格服务一般用于比较长时间的计算任务,而并行任务之间的协同和消息传递时间相对来说又比较小,因此我们可以通过由并行程序运行端启动多个线程来维护并行任务的运行,从而降低了系统的复杂度。3.实现了一个可以支持各种已有网格服务和网格系统的并行程序运行平台。通过网格组件将上层的并行计算接口和下层的网格服务分离开来,提高了运行系统的可扩展性和兼容性。4.提出了一种网格并行程序的测试模式。为了避免用户直接将未经测试的网格并行程序拿到真实网格系统上运行而给系统带来的不必要负担,我们增加了测试组件,并通过与程序提交者交互来测试并行程序的运行是否存在问题。

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 网格简介
• 1.1.1 背景
• 1.1.2 特点
• 1.1.3 应用领域
• 1.2 网格开发环境
• 1.2.1 编程语言和编程接口
• 1.2.2 服务协同使用
• 1.2.3 可扩展性
• 1.3 本文的主要研究内容和章节安排
• 第2章 国内外相关技术研究
• 2.1 网格系统项目
• 2.1.1 Globus 项目
• 2.1.2 开放网格服务体系结构（OGSA）
• 2.1.3 UNICORE
• 2.2 网格编程接口
• 2.2.1 GridRPC
• 2.2.2 MPICH-G2
• 2.2.3 工作流语言
• 2.3 总结
• 第3章 网格环境下的并行编程
• 3.1 网格环境下的并行编程
• 3.2 OGSA 和网格的服务化
• 3.3 网格并行编程模型和GridPPI 并行编程接口
• 3.3.1 网格并行编程模型
• 3.3.2 系统运行流程
• 3.3.3 GridPPI 并行编程接口
• 3.3.4 系统特点
• 3.4 本章总结
• 第4章 GridPPI 并行编程接口
• 4.1 接口形式
• 4.2 任务对象 GridTask
• 4.2.1 作业信息接口
• 4.2.2 子任务信息接口
• 4.2.3 数据传输接口
• 4.2.4 服务查找接口
• 4.2.5 服务使用
• 4.2.6 子任务同步
• 4.2.7 信息报告
• 4.3 任务执行对象GridTaskExecutor
• 4.3.1 任务执行对象描述接口
• 4.3.2 任务执行接口
• 4.3.3 并发子任务执行接口
• 4.3.4 并发子任务监控接口
• 4.4 运行系统对象
• 4.5 网格组件接口和网格组件管理对象
• 4.6 其他一些辅助对象
• 4.7 几个对象之间的关系
• 4.8 本章总结
• 第5章 GridPPI 运行平台设计和实现
• 5.1 运行平台逻辑结构
• 5.2 平台作业的执行流程
• 5.3 运行系统
• 5.4 网格组件
• 5.5 数据文件传输
• 5.5.1 本地文件与网格服务节点之间的文件传输
• 5.5.2 服务器之间的文件传输
• 5.6 测试模块
• 5.7 本章总结
• 第6章 系统总结和未来工作
• 6.1 典型案例
• 6.1.1 多项式最大公因子（GCD）计算案例
• 6.1.2 DES 密钥空间搜索案例
• 6.2 系统特点
• 6.3 将来工作
• 参考文献
• 致谢与声明
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果