集群环境下基于easyhps的并行程序调度算法的研究

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1、集群环境下基于EasyHPS的并行程序调度算法的研究ResearchonschedulingalgorithmforparallelprogramsbasedonEasyHPSunderclusterenvironment学科专业：计算机科学与技术研究生：王萌萌指导教师：孙济洲教授天津大学计算机科学与技术学院二零壹叁年拾贰月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在

2、论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着科学研究所处理的对象和数据量的不断庞大,科研学者们对于高性能计算机的需求越来越迫切。目前在硬件层面，构建并行计算环境的技术已经相当完善，相对于并行计算硬件支持技术的

3、日益成熟，现有的并行应用程序和软件的设计和开发技术的发展却远远落后。为了简化并行程序设计，提高并行程序开发效率，天津大学高性能计算实验室设计并实现了一套面向混合分布式多核集群开发环境的运行时系统EasyHPS。EasyHPS基于自定义的一套并行编程模型DAGDataDrivenModel，旨在针对数据密集型应用，通过对并行细节的抽象和封装，让编程人员只需要将精力关注在具体应用算法上，运行时系统则自动负责有关进（线）程的创建、数据任务的分配、调度等。另一方面，调度是并行计算中一个十分重要的问题。EasyHPS中采用了数据任务的动态调度分配机制，这一调度机制具有良好的负载平衡，然而增加了运行时系统

4、的开销。另外，由于EasyHPS系统主要针对的是具有规则任务图的动态规划算法，动态调度分配机制并不是针对这一类型应用的最佳选择。本文深入研究了现有的并行分布计算中的调度算法，针对EasyHPS运行时系统所支持的特有的应用类型，提出了一种新的调度算法—HPS-FCSC。HPS-FCSC调度算法首先提出了根据就绪任务的某些属性对就绪任务进行选择。为了利用任务属性更加有目的、有序的进行任务调度，必须进一步考虑任务属性与完成时间的关系。首先以对完成时间影响最大的属性作为任务排序依据，如果出现相等的情况，则以对完成时间影响次之的属性作为任务排序依据，以此类推。然后根据生物信息学中的DP算法的特点，提出了

5、以减小调度长度为首要目的，减小通信开销为次要目的的任务调度依据。本文通过在EasyHPS系统上运行Smith-Waterman算法（包括SWLAG和SWGG两种），把HPS-FSCS算法与系统原来的调度算法做对比，证明了HPS-FCSC算法在EasyHPS上的有效性。同时采用模拟的方法，把HPS-FCSC调度算法同其他四个表调度算法分别应用在并行高斯消元程序和随机生成的任务图中，通过调度结果的对比，证明了HPS-FCSC算法在其他应用类型上的有效性。关键词：并行计算调度算法EasyHPS生物信息学ABSTRACTWiththeincreasingvolumesofobjectsanddatap

6、rocessedinscientificresearch, thereismoreurgentdemandforhighperformancecomputer.Currentlyatthe hardwarelevel,technologyisalreadyquitegoodforconstructingparallelcomputing environment.Whileintheopposite,thetechnologyofdevelopinganddesigning parallelapplicationatthesoftwarelevelisfarbehind.Inordertosim

7、plifyparallelprogrammingandimprovetheefficiencytodesign parallelapplications,aruntimesystemnamedEasyHPSwhichorienttothemix distributedmulti-coreclusterenvironmenthasbeendesignedandimplementedbythe Hig