基于Linux的集群系统的应用研究

论文摘要

随着计算机技术的发展和计算机应用的日趋复杂,人们对计算机处理速度的需求也在不断地增长。如何满足计算数据多、算法复杂、计算规模大、难度高的科学计算的要求,快速而有效地提高计算速度成为计算机科学迫切需要解决的问题之一。解决这一问题最为快速而且有效的方法是将多台计算机连接起来构成集群系统,使它们能够协同求解同一个问题。本文在系统地研究了集群系统的体系结构,应用类型,以及在应用需求的基础上,利用实验室的现有资源构建了一个小型的基于MPI和Linux的高性能集群系统,并且在该系统上成功地实现了基于内容的快速图像检索的应用,以验证系统的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题依据
• 1.1.1 从网络负载的角度看
• 1.1.2 从系统计算速度的角度看
• 1.1.3 从系统健壮性的角度看
• 1.2 国内外的研究与发展现状[4]
• 1.3 论文的主要工作
• 2 并行计算机系统研究
• 2.1 并行计算机常见系统结构及特点分析
• 2.1.1 共享内存对称多处理器系统SMP
• 2.1.2 分布式大规模多处理器系统MPP
• 2.1.3 分布共享存储器多处理机DSM
• 2.1.4 集群系统Clusters
• 2.2 集群系统的概述
• 2.2.1 集群的概念
• 2.2.2 集群的分类
• 2.2.3 集群系统的组成
• 3 相关知识概述
• 3.1 LINUX相关知识
• 3.1.1 进程的创建
• 3.1.2 进程的调度
• 3.1.3 内存管理
• 3.1.4 文件系统
• 3.2 MPI 相关知识[13]
• 3.2.1 MPI 的定义
• 3.2.2 MPI 的目的
• 3.2.3 MPI 的语言绑定
• 3.2.4 目前主要的MPI 实现
• 3.2.5 MPI 的调用
• 4 集群系统的设计与实现
• 4.1 总体设计原理
• 4.2 硬件环境
• 4.2.1 节点
• 4.2.2 网络与通信协议
• 4.3 软件环境
• 4.4 MPICH 的安装与配置
• 4.4.1 MPICH 的下载与安装
• 4.4.2 MPICH 的配置
• 4.5 编译环境和工具
• 4.5.1 并行调试器
• 4.5.2 性能分析工具
• 4.5.3 集群管理工具
• 4.6 集群中间件
• 4.6.1 集群中间件结构
• 4.6.2 自定义的数据结构
• 4.6.3 作业提交模块
• 4.6.4 资源管理模块
• 4.6.5 作业调度模块
• 4.7 系统健壮性设计
• 5 集群系统应用与分析
• 5.1 动态图像索引
• 5.2 图像相似性度量
• 5.3 图像搜索
• 5.4 并行实现
• 5.4.1 分治并行算法
• 5.5 实验结果
• 5.5.1 利用MPI 进行并行小波变换
• 5.6 并行图像特征提取
• 5.6.1 MPI 环境中的树型结构图像匹配
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文