在MASSIVE网格环境中的集群计算与可视化

论文摘要

面向多学科应用的模拟与可视化环境（MASSIVE，Multidisciplinary Applications-Oriented Simulation and Visualization Environment）是一个应用于工程与科学计算的集成化了的网格环境。MASSIVE环境中的网格平台是其一组成部分，它主要解决大规模数值模拟对计算能力、存储、网络的需求等问题。这一网格平台的功能包括可视的资源发现、任务调度和结果处理，该平台建立在Globus Toolkit之上，包括图形客户端和网格服务器端两个部分。 该图形客户端包括三个子模块：任务管理、信息服务（MEMDS）、文件传输（MFTP）。任务管理实现的功能是任务定义、资源调度、任务执行、任务监控和图形化界面等；信息服务实现的功能是资源发现和图形化界面；文件传输实现的功能是大数据的安全、高效传输和图形化界面。 网格服务器端是本文讨论的一个重点，讨论的主要内容有：网格并行任务的运行和集群上的并行任务管理。网格并行任务在集群中运行会遇到局域网的问题，即在集群的计算节点只有局域网IP地址时，网格并行任务就不能顺利地运行。就此问题，本文提出并实践了扩展MPICH-G2的解决方法，此方法的实现包含三个方面：MPICH-G2源码的修改、一个代理程序的编码和任务管理的相应支持。集群上的并行任务管理包括资源分配、进程启动和进程监控。资源分配主要是实现集群计算节点的负载平衡；进程启动主要是远程启动网格进程；进程监控则是远程监控网格进程。 并行可视化是本文讨论的另一个重点，讨论的主要内容有：可视化的协同方法和一个可视化工具ParaView。ParaView原不具有协同的功能，但是有实现其协同的潜力，我们对ParaView的两种协同形式进行了探讨并实现了其中的一种简单形式。并在网格上实践了ParaView并行模式的运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 背景介绍
• 1.2 本文的研究内容与组织结构
• 第二章 网格计算与Globus工具包
• 2.1 网格概论
• 2.1.1 网格的定义
• 2.1.2 网格的背景
• 2.1.3 网格的特点
• 2.1.4 网格的需求
• 2.1.5 网格的意义
• 2.2 Globus工具包
• 2.2.1 Globus的系统结构
• 2.2.2 网格安全基础设施
• 2.2.3 元计算目录服务
• 2.2.4 资源分配管理者
• 2.2.5 动态协同分配代理DUROC
• 2.2.6 数据管理
• 第三章 网格平台项目
• 3.1 网格平台客户端的模块结构
• 3.2 网格平台的任务管理
• 3.2.1 任务创建
• 3.2.2 任务调度
• 3.2.3 任务执行
• 3.2.4 任务监控
• 3.3 网格平台的信息服务
• 3.4 网格平台的文件传输
• 第四章 网格平台中的集群计算
• 4.1 网格并行任务的进程通信方式
• 4.1.1 网格并行任务的结构
• 4.1.2 MPI通信环境的建立
• INIT（）函数实现的局限性'>4.1.3 MPI_INIT（）函数实现的局限性
• 4.2 在集群环境中扩展MPICH-G2
• 4.2.1 编写转发程序
• 4.2.2 修改发布通信端口数据模块
• 4.2.3 从进程间通信链路的建立
• 4.3 并行任务管理在集群上的实现
• 4.3.1 资源的均衡分配
• 4.3.2 进程的启动
• 4.3.3 进程的监控
• 第五章 网格平台中的可视化研究
• 5.1 对ParaView的研究
• 5.1.1 ParaView的可扩展性
• 5.1.2 ParaView的工作模式
• 5.1.3 ParaView的流水线
• 5.1.4 ParaView的系统结构
• 5.2 对实现ParaView协同的研究
• 5.2.1 客户端同步
• 5.2.2 集中控制式
• 5.2.3 实现ParaView的客户端同步
• 5.2.4 对ParaView集中控制式的设想
• 5.3 ParaView在网格上的应用
• 5.3.1 集群环境
• 5.3.2 任务执行
• 5.3.3 运行结果
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢