基于层次型组合中间件架构的校园网格与其多学科应用

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1、浙江大学硕士学位论文表目录表1不同节点类型、个数条件下测试用例计算时问⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．，29表2用公共计算节点的不同节点个数计算测试用例的时问⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．30III浙江人学硕I：学位论文第1章绪论随着网络技术的高速发展及广泛应用，网格技术[1][2][3]应运而生，并成为当前国际计算机技术研究的热点和前沿，被认为是继Internct技术和Web技术之后的第三次技术浪潮，引起了各界的高度重视。此后网格服务新技术不断的涌现出来，人们几乎每周都能发现用于应用处理及交付服务的新方法[4】。然而，应用网格计算技术为

2、高校科研工作服务的研究还不是很多，特别是面向多学科的具体应用的网格服务技术就更加少．本文主要介绍了在高校中应用网格技术构建校园网格平台，整合高校里的高性能计算资源，并把它应用于具体学科，形成一个面向多学科的应用网格，为广大科研工作者服务。1．1背景近年来，随着我国教育事业的发展，许多高校建起了大型实验室，甚至一些国家级重点实验室也在大学校园安家，承担着重要的科研与教学任务。大部分重量级实验室需要利用高性能计算机、海量存储和高端工作站等设施，通过大规模运算来完成仿真、工程设计等任务．由于国家的重视，政府逐渐加大的对高等院校

3、的资金投入力度，以及高校自身对于借助计算能力提高科研创新能力的需求同益迫切，高性能计算越来越普及，一些知名高校已拥有了为数不少的小型服务器、高性能计算集群等。然而这些资源的使用情况并不如人意。一是高校的高性能计算平台缺乏统一规划，重复建设现象并不少见，有条件的院、系纷纷上马又各自为战。这些分布于同一高校各学科的机器相互独立，不能实现计算能力的整合与共享，结果是造成了资源的大量闲置，又囿于各自的计算能力无法在计算深度和广度上寻求突破。二是投资上“重硬轻软”，往往投了巨资购买设备，却在购买服务或者应用开发上的投资比例偏少，因

4、此做不到充分挖掘这些硬件的潜力。在一些高校，高性能计算项目建成后利用率还不到50％。另一方面许多学科的科研工作都需要用到大规模计算。但是受限于没有足够的科研经费，它们中的大部分任务不能实现或者只能低质量地实现。而且，将一个大型应用变为计算机可以处理的模型并非易事，通晓本职专业的相关科研人员浙江大学硕t学位论文第1章绪论往往不大可能又精通数学建模和计算机技术，使得科研工作不能有效地开展。正是在这种情况下，本文致力于实现一种校园网格平台，整合高校的计算资源，提高其利用率，并且在上面部署面向多学科的应用，以方便广大的科研工作者

5、。例如，某高校能源系与生物系都需要高性能计算设备，也各买了一台小型服务器，完成一个计算任务得两天。如果把这两台小型服务器整合起来，那么一天就能完成同样的计算任务，提高了效率，同时空闲的计算资源还可以用于对外服务，提高了机器使用率。1．2本文研究内容本文将结合网格的学习和研究经历，介绍如何应用网格计算技术构建浙江大学校园网格平台，并实现面向生物信息学和计算流体力学的多学科应用。这在一定程度上提高了高性能计算资源的利用率，降低校园内教学实验计算的成本，方便了广大从事相关研究的科研工作者。其中主要研究内容如下：◆校园网格的功能

6、、特点和体系结构。◆浙江大学校园网格的解决方案，即如何用两种网格中间件GlobusToolkit和SunGridEngine构建层次化结构的浙江大学校园网格，如何管理和调度校园网格内的资源。◆基于校园网格实现生物信息学应用和计算流体力学应用。夺实现基于校园网格的协同可视化服务，建立面向流体力学求解、支持模拟与可视化的网格软件环境。1．3本文组织结构本文共有六章，各章的主要内容大致安排如下：第一章：绪论，介绍本研究的选题背景和本文的主要研究内容。第二章：网格计算技术，介绍了网格的基本概念和体系结构，并简单介绍国内外的网格相

7、关研究工作。第三章：校园网格，先探讨了校园网格技术，提出了构建校园网格的具体解决方案，重点介绍浙江大学校园网格平台的部署。第四章：基于校园网格的多学科应用，介绍了基于校园网格的生物信息学计算应用以及基于校园网格的计算流体力学应用。2浙江大学硕l：学位论文第1章绪论第五章：基于校园网格的协同可视化，对于在网格环境下对计算结果如何进行可视化进行研究。第六章：总结与展望，全文总结和对未来工作的展望。浙江大学硕l：学位论文第2章蚓格计算技术第2章网格计算技术2．1概述人类一直追求功能更强、速度更快的计算机系统。由于制造技术与工艺

8、、体系结构设计方法的提升，使得单个计算机设备的处理能力得以提高；另外，网络技术的进步也已使以有效并发执行的方式汇聚地理上分散的计算资源成为可能。针对这样的发展现状，一种新的网络计算模式——基于动态、异构和跨域的协同资源共享和问题求解的计算模式也应运而生【4】，这便是网格计算(GridComputing)。网格是以电网