高性能云计算,从科学应用的角度.ppt

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1、西安电子科技大学High-PerformanceCloudComputing:AViewofScientificApplications高性能云计算：从科学应用的角度目录引言1云的发展2Aneka3案例分析4观察与思考5结论和未来方向6摘要传统解决方法：高性能计算方法、安装集群和超级计算机等基础设施缺点：难以建立、维护和操作科学计算往往需要可用的数量庞大的计算机来执行大规模实验。云计算为科学家利用基础设施进行科学计算提供新的模式。按用量付费可动态获取计算资源、存储资源和应用（和现有基础设施集成）资源在不需要时可被释放

2、这些服务可通过服务级别协议（SLA）保证理想的服务质量（QoS）摘要Aneka，一个企业云计算解决方案，通过利用私有云和公有云的计算资源向用户提供所需的服务质量。特点：灵活性、支持多种编程模式支持的领域：从财务应用到科学计算本论文将给出两个Aneka的科学计算案例。基因表达数据分类脑功能磁共振成像工作流程引言科学计算科学问题工程难题社会科学使用数学模型或数值求解技术解决以下问题引言这些模型需要大量的计算资源来进行大规模实验并在一个合理的时间框架里减少计算复杂度。网格计算计算网格引入新的功能：动态发现服务，依靠属于不同

3、管理域的大量资源，发现满足应用需求的最佳机器集。科学网格计算EGEETeraGridTheOpenScienceGrid引言科学网格计算的例子：引言然而科学网格也有限制性：政治因素：研究团体必须提交提案描述自己的研究方式以获取在世界各地的分享，导致竞争使用科学网格，小型项目无法获得使用权。技术因素：大多数情况下，科学网格支持一个预包装的环境，而对一些特定的工具和API的使用会造成限制。总之，在实践中，可供科学家们选择的选项是有限的，在应对需求上科学网格欠缺伸缩性。引言解决技术问题PlanetLab基于虚拟技术用户可以

4、被赋予一个能被虚拟机在PlanetLab基础设施上的一些节点上访问的刀片机每个刀片机可完全按需要定制PlanetLab主要作为计算机网络和分布式系统研究的试验台。其基础设施只能被隶属于公司或高校的人群使用，造成计算资源的限制。由于政治因素可被忽略，技术问题成为主要难点引言以上问题如何解决？？？云计算云计算，是目前提供IT服务的新趋势，它可以解决上述一系列问题。虚拟化技术云计算通过虚拟化技术，为终端用户提供一系列涵盖整个计算堆栈的服务，从硬件级到应用级，并按基础使用量收取费用。可伸缩性可伸缩性科学家能够根据应用需求和用

5、户预算来自动伸缩所使用计算基础设施的规模大小，并从中获益。可定制化科学家通过使用基于云技术可以很容易获得大型分布式基础设施并完全定制自己的执行环境，从而实现实验中完美的设置。自由使用通过按使用量支付方式来租用基础设施，用户不需要进行准备可立即立即获得所需的资源，也可在不用时自由释放资源云计算特点引言引言云计算为提供IT服务的每级计算堆栈提供灵活的机制：从硬件级到应用级。上述方案使得有非常多的选项可供科学家选择，足以满足他们的任何具体研究需要。硬件虚拟化软件即服务硬件设备和应用解决方案引言云计算解决方案的热度正在快速增

6、长，如社交网络，商业应用和信息传递网络。目前，计算科学利用云计算仍然是有限，但实现这一目标的第一步已经完成了。能源部(DOE)的国家实验室开始对科学计算的云服务的探索。2009年4月，雅虎公司宣布，他们已经扩展了在美国各大顶尖大学的合作关系，推动云计算的研究，并进行计算科学和工程的应用。第一个用于计算科学并基于云计算的基础设施之一，科学云，已经由芝加哥大学，伊利诺伊大学，普渡大学和马萨理科大学共同部署。从研究观点，使用云计算进行科学计算的可行性已经被初步研究。一些研究通过分析使用的高性能计算科学应用的表现或科学实验在

7、亚马逊云计算基础设施的表现来调查使用云计算技术的好处。引言不同的解决方案可从传统的科学网格移动到云计算模式中。1亚马逊网络服务和VMWare靠硬件级虚拟化和按需提供计算和存储资源来提供服务2谷歌AppEngine和微软Azure更侧重于通过实施一个具体的应用模式来实现应用程序级的虚拟化，充分利用其巨大的基础设施和按需服务。3其他的解决方案提供最终用户一个云计算应用程序的平台，从而提供用户一个更好的服务质量。引言Aneka一个用于开发应用程序的云计算平台。特点1通过管理虚拟资源，桌面台式机和集群的CPU周期而按需伸缩规

8、模。特点2支持多种编程模式，为科学家表达程序逻辑提供不同选择：任务包，分布式线程，数据流或MapReduce。特点3面向服务的架构，为用户提供了完全可定制化的基础设施，以达到应用所期望的QoS（服务质量）。云的发展云计算这个术语包括许多方面，范围从最终用户在使用这项技术带来新机遇的经验到系统实现使这些机遇变成现实。云的定义参考模型关键服务在本节