基于linux集群的并行计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第3期喀什师范学院学报Vo【．26No．32005年5月JournalofKashgarTeachersCollegeMay2005基于Linux集群的并行计算王鹏(陕西理工学院计算机科学与技术系，陕西汉中723003)摘要：简要论述了并行计算机体系结构、并行计算原理，并介绍了L'm山【集群并行计算平台的建立以及在此平台下的单一系统映像SSI和并行编译环境MPI．关键词：并行计算；集群；MPI；SSI中圈分类号：TP316．4文献标识码：A文

2、章编号：1006—432X(2005}03—0073—03随着社会进步与科学技术的发展，并行计算越其中：B(Bridge)是存储总线和I／O总线的接口，I／来越多的应用于社会的各行各业(航空航天、环境OB(I／OBus)是I／O总线，LD(LocalDisk)是本地科学、生命科学、人工智能、计算数学等等)．并行硬盘，(MemoryBus)是存储器总线，NIC(Net—workInterfaceCircuitry)是网络接口电路，P／C计算的发展首先是从体系结构开始，接着是系统软(Microproc

3、essorandCache)是微处理器和高速缓件(特别是编译器与操作系统)和应用软件的开发．存．创建和使用并行计算机的主要原因是因为并行计COW的每个系统都是一个完整的工作站，一算机是解决单处理器速度瓶颈的最好方法之一．个节点可以是一台PC或SMP，各个节点一般由商考虑到系统成本及易构性，结合一般并行计算品化的网络互连，每个节点一般有本地磁盘，节点应用，本文主要介绍集群并行计算机系统结构和上的网络接口是松散耦合到I／O总线上的，一个Linux集群，并在此基础上结合实例阐述并行计算完整的操作系统驻留

4、在每个节点上．的实现原理与并行系统中的任务分配机制．1．2软件平台1集群并行计算机系统结构1．2．1节点操作系统Linux是集群系统节点中最流行的操作系统．1．1硬件平台其主要特点是：开放性、标准化、多用户、多任务．根据指令流和数据流的不同，通常把计算机系Linux向用户提供三种界面：用户命令界面、系统统分为单指令流单数据流(SISD)、单指令流多数调用界面和图形用户界面．Linux一般由四个部分据流(SIMD)、多指令流单数据流(MISD)和多指令组成：内核、sheⅡ、文件系统和实用工具．内核是

5、运流多数据流(MI)四类．集群(Cluster)并行计算行程序和管理磁盘、打印机等硬件设备的核心程机属于多指令流多数据流(MIMD)计算机系统．机序．它从用户那里接受命令并把命令送到内核去执群Cluster(或工作站机群，COW)的结构示意图如行．Shell是系统的用户界面，提供了系统与内核进行交互操作的一种接口．它接受用户输入的命令，图1．并把它送到内核去执行．并行编程环境(MPI)和应用程序1．2．2网络并行计算软件MPI(MessagePassing单一系统映像SSIInterface)有了

6、高速网络和简洁高效的底层协议，集群并—节点(Node)L—一行计算软件的任务就是在提供完备的并行计算语兰兰翌!!竺!!：：l＼义的情况下，尽量地把底层物理性能提供给上层的图1ClusterMIMD系统结构并行应用．下面我们将简要介绍一下集群中最流行收稿日期：2004—11．24作者简介：王鹏(1976一)，男，陕西理工学院计算机系教师，主要研究方向为集群计算维普资讯http://www.cqvip.com·74·喀什师范学院学报第26卷的并行计算环境mpi．一个串行应用等等．目前比较成熟的提供机群

7、系统mpi是并行计算机的消息传递接口标准．指定SSI的中间件／St件／工具有NFS(网络文件系统)、该标准的主要目的是为了提高并行程序的可移植LSF(作业管理系统)等．性和使用的方便性．有了统一的标准，并行计算环2并行计算的定义及实现原理境下的应用、软件库以及软件工具就都可以透明地2．1并行计算的概念移植．各个厂商可以依据标准提供独具特点和优势进行并行计算的两个基本目的是：在问题规模的软件来实现和硬件的支持，从而提高并行处理的一定的情况下，缩短求解时间；在给定时间范围内，能力．扩大问题求解规模．在

8、N个处理器上同时进行一mpi没有简单地指定某系统为标准，而是吸取个计算或处理一个任务，理论上可以比在一个处理许多已经广泛应用的消息传递系统的特点．它在采器上计算或处理快N倍．但是，如果考虑到并行开纳已有系统优点的基础上，增加了许多新的特点，销，这个理论值显然不成立．并行开销(包括通信、从而使其成为非常有吸引力的标准．MPI有下列同步等时间)是进行并行计算而引入的开销．这里特点：给出两个概念：(1)mpi只是一个支持并行计算的程序库，并(1)并行计算．可同时求解的诸进程的集合，不是一