超算在云计算网络中的部署方案

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1、微小卫星组网技术研究背景1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星旅伴号“Sputnik”，从而开创了人类探索宇宙的新纪元；1970年我国也成功发射了第一颗人造卫星“东方红一号”。迄今，已有数千颗人造卫星曾在或正在轨道上上运行，并且这些卫星可以为人类提供特定的服务。目前，大多数研究都基于单颗大卫星，而技术的需求以及功能的扩展，使得单颗卫星的造价越来越高，体积越来越大，功能越来越集中，这都在无形中增加了大卫星的开发周期，提高了技术难度。上世纪80年代，科学界提出了开发小卫星，自此小卫星甚至微小卫星的技术得到了快速发展，应用领

2、域也越来越广，比如空间通信技术、遥感遥测、GPS导航、电子侦察对抗等。小卫星的主要思想是：利用目前先进的软硬件技术具有高功能集成度的小卫星集群编队以此代替大卫星，从而解决大卫星航天研究的高投入、抗毁性能差的弊端。英国萨里大学定义的微小卫星是指重量小于100kg的卫星。现代小卫星与传统意义上小卫星有很大的区别，它不在是要求单一体积小、功能简单、重量轻，而是更加看重在此基础上具有更高的性能和更先进的技术。基于以上分析以及目前地面上的高性能计数机集群以实现超速计算的原理，本文设想将目前地面上的计算机集群的思想应用于空间中的微小

3、卫星星群上，以实现在轨微小卫星群的超速计算，从而满足一些实时业务的需要。超级计算中心概述20世纪后半期，全世界范围掀起第三次产业革命的浪潮，人类开始迈入后工业社会——信息社会。在信息经济时代，其先进生产力及科技发展的标志就是计算技术。时至今日，计算科学，尤其是以超级计算机（或高性能计算机）为基础的计算科学已经与理论研究、实验科学相并列，成为现代科学的三大支柱之一。现代超级计算基于先进的集群技术构建，就是我们常说的网格计算技术（GridComputing）。网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的，专门针对复杂科学计算的新型

4、计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式叫网格计算。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势，一个是数据处理能力超强；另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。实际上，网格计算是分布式计算（DistributedComputing）的一种。超级计算在一个国家的发展中，特别是一些尖端科技的发展中，发挥着不可替代的使用。生物科技，石油勘探，气象预报，国防技术，工业

5、设计，城市规划等经济、社会发展的关键领域都离不开超级计算。各个国家，尤其是经济、科技水平比较发达的国家，都把促进超级计算的发展作为重要的规划内容。超级计算中心（超算中心）是指基于超级计算机系统对外提供计算资源、存储资源以及技术咨询等服务的机构或单位。1超级计算与云计算1.1云计算的概念云计算是一种将全球范畴、高度可扩展与灵活的服务通过互联网进行发布与消费，采取按需求和实际使用付费的商业模式。云计算代表着全新的价值：它可以让企业获得高度可扩展和灵活的互联网服务；SaaS的廋客户端应用减轻了软件采购、维护成本。所有的功能都以

6、服务的方式提供给用户。1.2超级计算与云计算的关系云计算是从网格计算演化来的，能够随需应变地提供资源。网格计算可以在云中，也可能不在，这取决于什么样的用户在使用它。如果用户是系统管理员和集成商，他们就会关心如何维护云。他们升级、安装和虚拟化服务器与应用程序。如果用户是消费者，就不必关心系统是如何运行的。网格计算要求软件的使用可以分为多个部分，将程序的片段作为大的系统映像传递给几千个计算机中。网格的一个问题是如果某个节点上的软件片段失效，可能会影响到其他节点上的软件片段。如果这个片段在其他节点上可以使用故障转移组件，那么就

7、可以缓解问题，但是如果软件片段依赖其他软件片段完成一项或多项网格计算任务，那么问题仍然得不到解决。大型系统镜像以及用于操作和维护的相关硬件可能造成很高的资本和运营支出。1.1超级计算与云计算的相同点从定义上来说，网格计算和云计算都试图将各种IT资源看成一个虚拟的资源池，然后向外提供相应的服务。云计算试图让“用户透明地使用资源”，而网格计算当初的口号就是让“使用IT资源像使用水电一样简单”。云计算是一种宽泛的概念，它允许用户通过互联网访问各种基于IT资源的服务，这种服务允许用户无需了解底层IT基础设施架构就能够享受到作为服

8、务的“IT相关资源”。而网格的内涵包括两个方面，一个方面是所谓的效用计算或者随需计算，在这一点上面，网格计算跟云计算是非常相似的，都是通过一个资源池或者分布式的计算资源来提供在线的计算或者存储等服务；另外一个方面就是所谓的“虚拟超级计算机”，以松耦合的方式将大量的计算资源连接在一起提供单个计算资源所无法完成的超级计算