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1、UNIX中的并行计算技术及其应用2007年(第36卷)第2期量技术Ilj嗣中陶并行计算投术及翼应用孙辉霞(合作民族师范高等专科学校,甘肃合作747000)摘要:本文论述了并行计算技术的特点及Unix中所采用的并行计算技术的实现方法并行虚拟机PVM和非完全并行虚拟杌NTPVM,重点分析了非完全并行虚拟机NTPVM的实现及其工作过程和优点,并给出这两种技术在具体系统中的应用,最后给出了结论.关键词:并行计算并行虚拟机非完全并行虚拟机0引言自20世纪60年代末计算机网络开始发展,网络技术在资源共享,信息
2、传递及信息通信等方面取得了长足发展,尤其是分布式计算技术的应用,在网络资源利用和网络通信方面显示出其它技术无法替代的优势,这种技术提供一个并行程序开发环境,它可以把多个异构的计算机组织起来成为一个易于管理的,可扩展的,易编程使用的并行计算资源.它的各个计算结点可以是共享存储或分布式存储的多处理机或者是向量超级计算机,专用的图形,标量工作站.这些异构的计算节点可以通过多种网络(比如Ethemet,FDDI等等)互联,成为一个网络计算虚拟机.用户的计算任务被分配到各个计算节点上,多个节点并行运算,从而
3、实现粗粒度的并行.最近,以网格计算的形式出现了一种新的将计算作为工具的概念.开放网格服务架构提供了一种构建在消息传递库和本地主机运行系统之上的更高级的服务层次.这些更高级的抽象正在很快将分布式计算带入主流之中.Unix系统在并行计算的实现中,采用了PvM和NTPVM技术,这两项技术被广范应用于分布式计算系统中.1并行虚拟机PVM对并行计算的实现1.1并行虚拟机的工作原理(见图1)图l运行在PVM虚拟机上的应用程序的逻辑视图并行虚拟机为用户提供了一个高级但不透明的系统,这个系统负责协调网络中各工作站
4、上的任务.PVM中的基本计算单位被称的通信为任务,类似于U—NIX中的进程.PVM程序调用PVM库函数来创建和协调任务.任务可以通过调用PVM库函数向其它任务传递消息来进行通信.通过通信或同步相互配合的任务被组织成名为计算的组,PVM支持计算内部的直接通信,广播和路障.PVM的逻辑图给出了其工作原理,通过逻辑图我们可以看出一个PVM应用程序通常都以能够控制问题的解决的输入和任务分割为开始.用户在这个任务中指出其它的任务该如何配合来解决这个问题.输入和分割任务创建若干个计算,每个计算中的任务共享数据
5、且相互通信.PⅥd应用程序有一个专用的任务来处理输出和用户的显示,PVM应用程序中其它的任务将它们的输出传给这个任务,以便在应用程序的控制台上将它们显示出来.1.2PVM模式的缺点PVM实现了将程序划分为任务的分布式计算,但在工作过程中存在着缺点,其中最主要的缺点体现在对用户的不透明性上.要运行一个PVM程序,用户首先要指定用来组成虚拟机的机器或主机,然后在每一台主机上启动PVM控制守护进程,控制守护进程与用户的控制台进行通信,负责处理通信,并对它所在的机器上的任务进行控制.为了将输入发送到一个特
6、定的任务中去,PVM要将数据发送到目标主机的守护进程中去,然后这个守护进程将它转发给适当的任务.同样,任务通过向它的守护进程发送一条消息来输出,它的守护进程依次将它转发给控制台的守护进程,然后再转发给应用程序的输出任务.在这个过各中,用户对虚拟机的指定是PVM运行的关键,对一般用户而言,这一工作显然要求过高.除上述缺点外,PVM还存在其它一些缺点,如PVM要求消息的按序传递,用一个缓冲机制来存储消息,因此要提供复杂的监视工具.为了解决这些缺点,IAnux在PVM的基本上采取了非完全并行虚拟机(NT
7、PVM)技术.2非完全并行虚拟机NTPVM对并行计算的实现2,1非完全并行虚拟机的工作原理非完全并行虚拟机是一个调度程序,它负责在单个主机上创建和管理任务.其工作过程为,调度程序通过它的标准输入接收请求,通过它的标准输出进行响应,其处理的任务是独立的进程,它们被组织成名为计算的单元,调度程序负责创建和管理任务.通常,调度程序通过从它的标准输入中读出分组并将分组写入到它的标准输出中去来与外界进行通信.调度程序可能会收到一个数据分组,这个数据分组的目标是在它控制之下的一个任务,调度程序将在它控制之下的
8、任务产生的输出以分组的形式传送给它自己的标准输出.2.2非完全并行虚拟机的组成非完全并行虚拟机包含一个计算ID,一个任务ID,一个分组类型,一个分组长度和分组信息.其中分组类型有六种NEW—TASK,DATA,BROADCAST,DONE,TERMINATE和BARRIER,非完全并行虚拟机的工作主要由这六类分组类型及其它组成单位协同完成,它们的类型解释和工作过程如下:(1)当调度程序在标准输入上接收到一个NEWTASK分组时,它就初始化一个新任务,这个分组的信息部分给出了要由创建
