借助搭建的网格计算环境实现数值天气预报模型MM5的研究

论文摘要

随着集群、巨型计算机系统的发展,计算机的计算能力得到了飞速的提升,网格的兴起,为进一步整合各种计算资源提供了新的途径。在现有网络的情况下,如何方便快捷地传输、部署数据,已经成了一个普遍关注的问题。网格系统可以将分布广泛、难以管理的系统转换到一个大型的虚拟计算机上,这样就可以让那些由于工作量太大而在一台计算机上很难处理的问题和流程可以得到有效的处理。同时解决包括数据处理、网络带宽以及数据存储等问题。在对网格技术深入研究的基础上,利用Globus Toolkit和相关开发工具,建立以服务为中心的OGSA (Open Grid Services Architecture)网格架构。通过统一的Web Service接口,实现各种资源、数据、信息的合理分配和有效管理。本文主要阐述了网格技术在气象系统中的应用研究。在已经搭建好的网格平台上,将MM5 (Mesoscale Model 5)在网格上实现；为了发挥搭建的网格的最大作用,编写了基于B／S架构的一个服务。这个服务可以完成根据用户配置文件为提交的作业分配节点,并对源文件进行编译、分发,任务描述文件的创建以及任务的提交执行,实现对Globus Toolkit的Web Service的GRAM (Grid Resource Allocation and Management)模块的调用。用户通过网络,就可以浏览,提交并行程序,就可以运行出来结果。列出了安全服务程序的具体书写方法,针对网格系统中ftp部分的缺陷进行分析研究提出具体的解决方法,而且针对气象系统实际工作环境,提出新的网格数据获取的方法。以上工作都在实践中得到验证,有力地促进了天津市气象网格系统的发展和完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 应用前景
• 1.3 研究内容
• 2 网格技术概述以及相关的应用工作
• 2.1 网格
• 2.1.1 网格计算
• 2.1.2 网格系统的基本要求
• 2.1.3 网格的特点
• 2.2 网格的体系结构
• 2.2.1 基本思想
• 2.2.2 支撑技术
• 2.3 网格中间件
• 2.3.1 网格中间件Globus的体系结构
• 2.3.2 Globus的作业流程
• 2.3.3 Globus的作业调度
• 2.3.4 网格安全技术
• 2.3.5 元计算目录服务MDS
• 2.3.6 资源分配管理
• 2.3.7 GSI的安全策略
• 2.3.8 GridFTP
• 2.4 开放网格服务架构-数据访问与集成
• 2.5 中尺度数值天气预报
• 2.6 MM5当前运行的方式
• 2.7 MM5移植到网格的基础
• 3 气象网格系统结构设计
• 3.1 气象应用网格系统简介
• 3.2 气象网格层次结构
• 3.3 气象网格系统组成
• 3.3.1 机群计算机
• 3.3.2 信息共享平台
• 3.4 气象网格系统并行环境
• 3.4.1 安装环境
• 3.4.2 设置NIS
• 3.4.3 设置rsh
• 3.4.4 安装MPICH
• 4 基于Globus数值天气预报系统分析和设计
• 4.1 B/S结构的网格系统的特点
• 4.2 系统的分析与设计
• 4.2.1 系统的功能分析与设计
• 4.2.2 系统的结构分析与设计
• 4.2.3 系统的实现分析
• 4.3 开发工具
• 4.3.1 Java
• 4.3.2 JSP
• 4.3.3 基于B/S提交程序系统
• 4.4 Linux环境下提交任务的实现
• 4.4.1 提交源文件
• 4.4.2 编译程序
• 4.4.3 分发目标文件
• 4.4.4 任务描述文件的生成
• 4.4.5 提交的执行
• 4.5 本章小结
• 5 气象网格的安全控制问题
• 5.1 气象网格面临的安全问题
• 5.2 安全要求、限制条件和目标
• 5.3 安全策略
• 5.3.1 安全体系结构
• 5.3.2 GSI策略实现
• 6 总结与展望
• 7 参考文献
• 8 论文发表情况
• 9 致谢