跨域虚拟网络环境下虚拟机Live的迁移机制

针对跨域虚拟网络环境下虚拟机的在线迁移机制, 设计了支持虚拟机跨域通信的虚拟网络路由协议和控制虚拟机在线迁移的路由更新协议, 以支持虚拟机的跨域动态管理, 并基于流行虚拟化环境Xen, 完成了原型实现, 从而解决了虚拟机跨域的在线迁移问题, 实现了利用广域网络环境搭建动态虚拟化平台.     

PROFIBUS-DP和MPI 在造纸生产通信网络中的应用

针对某造纸厂生产线改造项目,文章介绍一种基于MPI和PROFIBUS-DP通信网络控制系统,该通信网络控制系统包括监控级和现场级,监控级采用MPI通信总线,现场级采用PROFIBUS-DP通信总线,系统可靠性高、开放性好.文中介绍了通信网络的整体结构,详细阐述了上位机中WinCC监控系统的实现方式和现场级网络中DP主站...     

基于网格技术的多学科优化系统

针对多学科优化设计中设计变量众多、计算周期长、应用集成复杂等问题,提出了一种基于遗传算法的综合优化技术;研究了基于网格技术的多学科优化系统构建方法,通过构建跨域系统的方式支撑复杂多学科优化问题研究.基于CNGrid GOS/GRIA以及OPTIMUS工作流引擎构建了跨中欧的网格平台,能有效支持襟翼噪声仿真案例.研究结果表明,平台能稳定运行40 d以上,优化后的襟翼位置使襟翼噪声降低了2.37dB,升力系数提高了0.005 6.     

基于进程到达模式感知的MPI广播性能优化

为了解决消息传递接口(MPI)的集合通信性能在实际应用中受非平衡进程到达模式影响较大的问题,提出了基于进程到达模式感知的广播优化方法.根据多核集群层级特点,在流水线广播算法基础上,优化算法以节点内与节点间两级感知进程到达,使先到达的进程尽快开始通信操作,减少等待时间,提高通信效率.理论分析模拟结果显示优化算法几乎不受非平衡进程到达模式影响.试验测试了在不同消息大小、不同进程到达模式和不同进程数三种情况下的算法性能,结果表明:本文所提出的算法有效提高了MPI广播在非平衡进程到达模式下的性能,通信时间减少129%~174%.     

PNNI层次网络模型下的动态组播路由算法

提出以通用层次网络模型(PNNI)为基础的,支持带宽-时延约束的动态层次组播路由算法(delay-band-width constrained PNNI hierarchical multicast routing,DB-PHMR).为实现组成员的动态跨域加入,设计了跨域分支计算、中间域内分支细化以及目地域内嫁接点优化等3大步骤.对所构建的跨域组播树不存在环路进行了理论证明.仿真结果表明,DB-PHMR不仅解决了PNNI模型下的时延-带宽约束的动态跨域组播路由问题,且能与各种信息聚集方法无缝结合,在实现信息压缩的同时保持了与平面路由近似的路由效率,实现组播路由在大规模网络下的扩展.     

虚拟网络映射的电信级优化问题研究

网络虚拟化技术是解决当前网络僵化问题的有效手段之一,虚拟网络映射是其中关键技术.文中采用一致的优化模型综合分析网络资源分配的现有技术方法,包括成本优化、收益优化、剩余资源优化、网络能耗优化.进一步针对电信级运营,分析了业务等级违约最小化、跨网络分域部署策略和博弈机制设计方案,论述了动态拓扑适应、接纳和可靠性控制的方法,以及采用比例计算节能的优化问题建模.     

MPI全收集通信的性能优化

通过分析MPI全收集通信四种算法的性能,提出一种将环算法和邻居交换算法相结合的优化算法.优化算法首先执行一步环算法操作,使每个进程都有2个数据,以此来提高通信局部性能;然后调用新邻居交换算法,使每次交换的数据量以2的幂次方递增来减少通信次数.测试结果表明优化算法在长消息通信时的性能较邻居交换算法和环算法的性能优化.当参与通信进程数为2的幂次方时,优化算法的性能达到最佳.     

基于区块链的物联网跨域隐私保护管理系统

在日益去中心化的物联网场景中，为了解决由于单节点故障、间歇性的无线连接以及设备之间缺乏信任而导致的包括身份隐私泄漏、数据安全性和完整性等问题，本文基于区块链技术提出并设计了面向物联网异构设备群的跨域隐私保护管理系统。本系统采用去中心化的区块链技术以及链外存储技术构建可信数据共享平台；为了保护设备的隐私，本系统通过跨域身份认证模块确保设备以匿名方式进行跨域身份认证；采用属性加密技术实现跨域安全通信模块，为设备提供细粒度的数据控制访问；此外，本系统还为设备部署通信中间件来提高物联网设备与区块链节点之间的通信效率。系统仿真实验结果表明本文提出的系统原型可以在确保设备不泄漏身份隐私以及保护通信数据安全性的前提下达到较高的跨域效率。     

基于MPI二元合金三维枝晶生长相场法的并行研究

在对Ni-Cu二元合金进行三维模拟时采用了目前最有效的微观组织数值模拟方法—相场法.但是随着空间维数的增多,计算规模小、计算时间长、计算效率低成为突出的问题.为了解决以上问题,探讨基于MPI并行算法求解Ni-Cu二元合金自由生长的三维相场模型,分别采用MPI中点对点通信和组通信对串行程序进行并行设计,并对2种通信模式的加速比进行比较.同时采用不同的划分方法对并行程序中计算域进行划分并比较并行效率.结果表明:MPI并行方法可以使计算规模扩大到1 000个×1 000个×500个网格;在规模相同的情况下,组通信的加速比相对串行程序最高可以达到15.45倍,要高于点对点通信的10.06倍最高加速比;无论计算规模大小,点对点通信均适用,组通信由于数据缓存区的限制,不适用于计算规模较大的情况;面向行划分方式的计算效率和安全性均高于面向块划分方式.     

一种面向CellBE处理器的Cell-MPI编程环境

设计实现了一个面向CellBE异构多核处理器的多节点MPI编程运行环境Cell-MPI,实现了包括基本的点到点通信和广播等常用通信操作集合的MPI通信库原型,目的是在有效利用SPE计算能力提高程序运行效率的同时,保持与传统MPI一致的编程模式,减轻应用移植给使用者带来的负担.使用通信延迟、带宽测试程序及实际应用程序对其进行了测试,测试结果表明设计实现的MPI在保持高效通信性能的同时,也有效地利用了SPE,发挥了CellBE处理器强大的计算性能.     

消息传递接口在偏微分方程中的并行计算

针对四冲程内燃机活塞在气缸套中的二阶运动轨迹的求解问题，提出基于消息传递接口（MPI）并行化求解非线性二阶偏微分方程，计算时用消息传递的并行编程模型对不存在数据相关的部分实施并行化。对各个模块的划分以及颗粒度的大小进行了论述。对求解问题中不同的求解精度要求和通信方式，分别在SUN工作站和上海超级计算中心神威机上进行计算，对各自的总计算时间和并行时间做了对比分析，并给出了加速比和适宜的进程数。研究表明，改进后的并行算法可以在较短的时间内得到高精度的结果，且具有很好的加速比。     

基于MPI的并行PC集群搭建的实现

本文阐述了在Linux和Windows系统下,搭建基于MPI的并行PC集群的过程,实现了各个节点的互通和基于MPI的并行计算.     

基于MPI笛卡尔拓扑结构的切片性能分析

通过对MPI并行进程的拓扑结构及其通讯特点进行分析,提出了网络拓扑结构切片的思想,并实现了在MPI中对一般网络拓扑结构进行任意切片的MPI库函数。通过对MPI笛卡尔拓扑结构进行切片实验性能分析,得出构造切片通讯子进行通讯的方法要优于使用原始通讯子的方法。     

Implementation Study of Dynamic Load Balancing Algorithm of Parallel Tree Computation on Clusters of Heterogeneous Workstation

Introduction Inthe1980sresearchersbelievedthatthebestwayto improvecomputerperformancewasbycreatingfasterand momefficientprocessors.Thisideawaschallengedby parallelprocessingwhichinessencemeanslinkingtogether twoormorecomputerstosolvejointlyacomputational problem.Inearly1990sthetrendwastomoveawayfrom expensiveandspecializedproprietarysupercomputers towardsnetworkofworkstations,producinganew computingplatformcalledCOW.[1]Theemergenceof COWhasbeenfosterednotonlybyrecentadvancesin computerhardw…     

基于区域分解和MPI的线性带状方程组归并迭代解法器

线性带状方程组并行解法器往往基于两层迭代的区域分解方法,采用M P I(m essage pass ing in terface)实现,因此导致的总迭代次数太多或者进程通信开销太大都会使解法器效率低下。该文通过研究减少迭代次数和降低进程通信开销的方法,设计了一种适合区域分解和M P I系统的高效的归并迭代并行解法器。这种解法器通过引入全局加速收敛算法,把两层迭代归并为一层迭代,有效减少了迭代求解的总次数,并且采用分块并行技术降低M P I系统上加速收敛算法的进程通信开销。实验证明归并迭代并行解法器能够保证和串行解法器大致相当的总迭代次数,分块并行加速收敛技术能够降低接近1/2的全局进程通信时间。     

并行技术在电磁有限元计算中的应用

有限元方法FEM(Finite Element Method)是计算电磁学中非常重要的一种方法,而当问题规模较大时或计算量较大时,传统串行单机FEM难以胜任.本文在基于消息传递(MPI)的分布式并行系统上,采用有限元方法对电磁场问题进行并行求解.有限元方法形成的系数矩阵可以表示成块三对角矩阵,适合采用并行多分裂方法高效求解.并行计算技术的运用减少了计算时间并扩展了可处理问题的规模.结果表明,将并行技术应用于电磁有限元计算是有效并且可行的.     

相控阵雷达仿真系统并行计算研究

针对共享存储多处理器的集群环境,研究了减少相控阵雷达仿真系统运行时间的并行计算方法.根据相控阵雷达多个波束处理过程的相对独立性和信号处理仿真中多个距离单元采样点的计算特点,提出了一种粗粒度消息传递接口(MPI)分布式内存和细粒度OpenMP共享内存混合编程的两级并行方法.实验结果表明,并行计算使系统的仿真速度有较大提高.     

Parallel Optimization of the Crystal-KMC on Tianhe-2

The Kinetic Monte Carlo(KMC) is one of the commonly used methods for simulating radiation damage of materials. Our team develops a parallel KMC software named Crystal-KMC, which supports the Embedded Atom Method(EAM) potential energy and utilizes the Message Passing Interface(MPI) technology to simulate the vacancy transition of the Copper(Cu) element under neutron radiation. To make better use of the computing power of modern supercomputers, we develop the parallel efficiency optimization model for the Crystal-KMC on Tianhe-2, to achieve a larger simulation of the damage process of materials under irradiation environment. Firstly, we analyze the performance bottleneck of the Crystal-KMC software and use the MIC offload statement to implement the operation of key modules of the software on the MIC coprocessor. We use Open MP to develop parallel optimization for the Crystal-KMC, combined with existing MPI inter-process communication optimization, finally achieving hybrid parallel optimization. The experimental results show that in the single-node CPU and MIC collaborative parallel mode, the speedup of the calculation hotspot reaches 30.1, and the speedup of the overall software reaches 7.43.     

混合并行计算在海洋水龄谱模拟中的应用研究

在海洋水龄谱数值模拟过程中应用并行计算技术可以显著提高运算效率。将适用于分布式存储环境的消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(Open Multi-Processing,OpenMP)两种并行计算技术相结合,提出了一种适用于海洋水龄谱数值模拟的混合并行计算模型。对比了其与传统的纯MPI方式在多核心(Chip Muti-processors)集群上的运算效率,并在此基础上研究了混合模型的系统资源利用情况以进一步了解其扩展能力。实验结果表明,MPI+OpenMP混合并行水龄谱模型具有更高的运算效率,同时系统资源消耗明显低于纯MPI方式。     

虚拟接口结构通信模型及优化策略

传统的 TCP/ IP协议严重影响并行系统的通信性能 ,用户层通信技术是解决不必要的数据拷贝和运行空间切换的有效途径。虚拟接口结构 (virtual interface architecture,VIA)是一种先进的用户层通信技术 ,它能够为机群系统提供高效可靠的通信性能。该文针对这种工业标准的通信模式进行了深入的分析 ,阐述了 VIA的结构特征 ,并通过一个典型的求 π例程来说明它的基本编程模型。为了提高系统的鲁棒性 ,在此基础上加入自适应环节 ,使得系统能够自动判别可用节点以进行通信。最后通过大数据量传输来对比说明VIA对通信系统性能的改进