基于网搞的分布式并行计算与仿真技饰腳百度文库

第２３卷第２期ＶｏＩ．２３ ＮＯ．２湖北工大学学报２００８年４月Ａ．２００８Ｊｏｎａｌ ｏｆ Ｈｅｉ Ｕｎｉｉ＃铮 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［文章编号］１００３－－４６８４（２００８）０２—００１０—０３基于网搞的分布式并行计算与仿真科技魏春梅，宋庭新（湖北工业代械工程学院，湖北安徽４３００６８）［摘要］介绍了网稿系结构及网搞工具包ＳＵＮＧｄＥｎｇｉｎｅ，并研发了一种基于网搞的分布式并行计算与仿真平台的原型，讨论了该平台的酷构和系统配置．在此基础上，进行了有限元分微行计 算与仿真实验．结果表盟用网搞技试极瘁高并行计算与仿真平台的推导能力． ［关键词］网搞｝并行计算｝ＳＵＮ ［中图分类号］ＴＰ３１１ＧｄＥｎｇｉｎｅ，有限元法 ［文献标识码］：Ａ在分布式并行计算与仿真平台中，尚有许多问 题无法使用传统的计算方案去解绝搞将网 络上的甘源，如超级计算机、矗存储设备、 钙算机和糕部设备等组织在一富的肯拢佣芄灰苑奖愕姆椒ń饩址植际讲⑿ 计算问题．随着网络技盛展，多台计算机可以在 银内互连网格计算与分布式计算，用户借助网络便可以同时使用多台 计算机的资源．而银的急速发展跟普及并且网 搞是继传统金、ｂ之红三次互联网 浪潮．所谓网搞（Ｇｄ Ｃｏｍｎｇ），是指针对地 理分布的资源跟客户，提供可靠的、一致的计算资源 服尾件和工具基础设施．在这种的革，很多 科学计算跟仿真都可以在网搞里不断发展． 笔者开发的有限元分布式并行计算与仿真 （ＧｄＦＥＭ）系统就是一种可以充分利用网甫 用平台．由于ＧｄＦＥＭ在矗工程计算时要鞘凳奔扑愫头抡妫远韵低臣扑闼俣扔薪细咭螅。

中间件层、开发软件层和应用层，如图１所示［１］．网 复层是组成网赋的硬件基础，它包括讣扑阕试矗庑┘扑阕试赐ü缟璞噶悠 复层结供资源相关、站点相关的基本功能， 实现了本地资源的有效管控和计算资源在物理上的 连通，但从逻辑上看，这些资源并且是孤立的，资源 共享问题一直没有得到缓解．厂——一一丙稀满两———］ ｌ匝互习匡回…匝回｜ｆ………勇覆。铜……１ ｌ圆圈圈…匝固ｌ匝圃匪匿口…臣亘口本地资源管理图１网稿系结构网搞引擎能将计算工卒给每搞上的多 台并行计算机，从而提升系统的运算能力． １１．１网镐件层完成广鱼资源的有效共享， 也称壮，是指一系列工具和协议软件， 其用途是屏蔽网复层中计算资源的分布、异构 特性，厦层提供透没致的使用接口．网 镐层实现全局资源的有效管控． 网涪工具层提供更为化的服伍件 用于不同类型的应用．网该层是用户需沁 体表现．在网赋的支持下，网抚可以让 用其提供的软件怀开发甫用平台．能否在网赋网傅结构网搞系统是一种无缝的、集成的计算跟协 壮．网赋一般来说有下述几搞：异构 性、可扩展性、可适应性和构架的不可预测性．从层 次上看，网赋可以分为４妇层次：资源层、［收稿日期］２００７—１２一０１［基娇］湖北省自然科学基娇（２００６ＡＢＡ０３０）． ［纵魏春梅（１９７０一），女，湖南常德人，湖北工业幢教授，研究方销械设计与仿真．第２３卷第２期魏春梅等基于网搞的分布式并行计算与仿真技术１１网赋上研发应用平台以解局雌算问题 是考量网赋优劣的关键．１．２网赋现用户提称算任纹算系统是整镐－ ＦＥＭ系统的计算能力提供者，它包含脯构、异 构或者能力不同的计算平台，既可以是集群系统，也可以是ＭＰＰ（ｍａｉｌｙ ｌｌｅｌ ｏｃｅｏ５统，还现在非常聊网赋能分为集中式任 雾系统和分布式任雾系统．石中式任 雾系统的有ＳｕｎＧｄ Ｅｎｇｉｎｅ、ＬＳＦ（Ｌｏａｄ Ｓｈａ— Ｂａｈ Ｓｙｅｍ）等；属可以是高端服萎ＧｄＦＥＭ系统跟通常计算系统 最带壁它为用户提供了统一的Ｗｅｂ界面 和覆盖在计算平台之上的中间件，正是这些中间件 将钙算资源虚拟为“网页”计算能力，使不同的 用户可以借助网站实现与物理位置无关并屏蔽邓阆低巢钜斓募扑悖辜扑隳芰偷缌σ谎龅“且⒁口用”．ｎｇ Ｆａｃｉｌｉ），ＰＢＳ（Ｐｏａｂｌｅ于分布式任雾系统的有Ｇｌｏｂ＂Ｌｅｇｉｏｎ和 ＮｅｏｌＨ．集中式系统由一台计算机统一滴 硒分布式平台任斡载和运行控制由网该刻扑慊孕型瓿桑郏玻荩 ＳＤ网搞技狮群集网给溉玻埃埃材辏对拢樱Ｍｉｃｅｍ＞推出Ｓ＃牵Ｅｎｇｉｎｅ５．３奇软件，扩展了ＳＸ于气腹的观念，它将网搞技驶 改发展阶段，即气肝．奇提供了最 高水准的控制能力跟灵活性能，它拥有策略管理功 能，允许多搁根据公司确认的目标共享可用的 计算资源．Ｓ＋适用于Ｓｏｌａ３和ＬｉｎＦ教ǖ模樱酰Ｇｄ固匡巫习圃匦唳 固匠圃匠圃图２ ＧｄＦＥＭ系统框架２．２网赋配置 ＧｄＦＥＭ系统引入ＬｉｎＹ壮，以Ｓ＃牵Ｅｎｇｉｎｅ软件供网上免费下载，在Ｇｄ Ｅｎｇｉｎｅ．推动网搞在全铅用中发挥了重要综３］． 下面介绍在本文中用到的ＳｕｎＳ＃牵Ｅｎｇｉｎｅ坐赋，采用Ｊａ＊Ｇｄ发系统．对Ｓｕｎ机（图３）．Ｅｎｇｉｎｅ而言，最基本的粥Ｅｎｇｉｎｅ自１９９９年齐Ｇｌｏｂ￥具包Ｇｄ型有４种．即脂执行脂管理脂提交主集成在一偏ＳｕｎＥｎｇｉｎｅ更倾向于商业应用．ＳｋＧｌｏｂ＋司有着很好的合椎，支持 和参加Ｇｌｏｂ（立与网搞相关的业界标准（如 开放网腹（０ＧＳＡ）标准等）的割动． Ｓ９积极参与Ｇｌｏｂａｌ网赋，并作为ＤＲＭＡＡ （分布式资源管控应用编程接口）工组的症 飘一．图３网赋的配置智所有群集活动的中心．它能运行质鼗こ绦纾濉幔澹鼗こ绦纾濉 ｈｅｄ．两袱程胸制ＳｕｎＧｄ２基于网搞的分布式并行计算与仿真平台的原型２．１Ｅｎｇｉｎｅ的所有部件（如队列跟砖，并维护组件状况表和客户 访问权限表等．缺省情楷止是管控主机平台框架笔者开发了一岗网搞的分布式并行计 算与仿真平台（ＧｄＦＥＭ）的原型，其跨图２所 示．系统以Ｗｅｂ页面自外提供服纬一界 面．这样才能确保它与系统无关，只要无法浏览 Ｗｅｂ页面，就可以访问ＧｄＦＥＭ提供的甘源； 能够防止使用者直接对计算平台的访问，避免多种 无意的破坏烩的攻恍助于完善一种统一的 认证跟授权模式；易用性高，对待用户来说网格计算与分布式计算，基 于Ｗｅｂ的操抓容易被把握，也有便于推广跟普 及高性能计算．软件平台推动肛制和管控功能： 显不同的计算平台进行控制跟管理，在不同的 计算平台之间进行资源分配；对上提供羹蔚和提交之 执行智有权执行Ｓ＝诘悖弥嫌校樱运行ＳｕｎＳ＃牵 Ｇｄ ＧｄＥｎｇｉｎｅ啄 Ｅｎｇｉｎｅ队列，并ＧｄＥｎｇｉｎｅ执行守护程戌ｅ—ｅｘｅｃｄ．管理稚以彰显吱限，使之执行任何类型的 Ｅｎｇｉｎｅ系统管理活动．提交猪提 交和控制批处理桩并且，登录到提交帜用户 可以使用ａ交赚使用Ｆ状态．３基于网搞的仿真实例利用上输ＦＥＭ系统楷笔者对一个带１２湖北工业大学报２００８年第２期有裂纹的超粗板进行了低温热应力的有限元并 行推导与仿真实验．ＧｄＦＥＭ是研发的一岗网 涪行有限元欠境，它模块化的构架实现了 跨平台的有限元协足以及代码的并行执行．图 ４是该平台的结构，执行过程如下：１）开始服 位２）事件：数据能受到；３）开始ＧｄＦＥＭ计算； ４）ＧｄＦＥＭ读数据；５）ＧｄＦＥＭ写数据；６）事件： ＧｄＦＥＭ计算完毕；７）开始可视化仿真；８）仿真终 端读取数据．ＳＧＩ工祝樱牵晒ぷ髡４结论至今网搞系统尚未有不少成功的例子，但还存在很多难题：需进一步的标准化；网赋整体 的稳定性；系统研究还进入原型研究阶段；网哥 越问题等．这些作为了网庚进入应用的障碍． 网搞着息技使的最新成果，将其 引入至分布式并行计算与仿真领釉高性能科学 计算的发展姿有益探虽然该领有究存 在非常的困难，但却是高性能计算领迂要研究 方向．图４基于网搞的ＧｄＦＥＭ仿真系统 ［参考 文献］执行代码在Ｔ３Ｅ一９００机扑高达６６× １０９次／！点计算能力，并且能在ＳＧＩ公司的Ｏ＃椋纾椋睿玻埃埃跋低成细咝г诵校硗猓牵洌疲牛鸵部稍 一该了多疙浦布式ＰＣ机环境下运 行．ＧｄＦＥＭ进行有限元分微行计算，然菏邮萃ü咚偻绶⑺偷揭桓套烂妫没г 代码运行时可选枣参数．在ＧｄＦＥＭ中Ｗｅｂ Ｓｅｉｃｅ￣技式很疵，它是推动有限元 分布式并行计算的种段．最浩算和仿真结 果如图５所示．［２３ ［１］Ｉａｎ ＦｏｅＣａ＃耍澹澹欤恚幔睿樱 Ｔｃｋｅ．Ｔｈｅ Ａ— ｎａｍｙ ｏｆ ｅ Ｇｄ：Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｖｉｌ Ｏａｎｉ－ｚａｏｎＩｎ．Ｊ．Ｓｅｏｍｒ２００１，１５（３）：２００—２２２． Ｔｉｎｇｘｉｎ Ｓｏｎｇ，ＣｈｅｎｇＡｌｉｃａｏｎＪ］，Ｗａｎｇ，Ｊｉａｎｍｉｎ Ｘｉｏｎｇ，ｅ＃欤Ｉｍｅｍｅｎｎｇ Ｄｉｂｅｄ Ｓｉｍａｏｎ＃ Ｇｄ Ｃｏｍ－ ｎｇ Ｅｎｎｍｅｎ，ＤＣＡＢＥＳ２００４ＰｃｅｅｄｉｎｇＭ］．Ｄｉｂｅｄ Ｃｏｍ＊ ａｎｄ２００４ Ｉｎａｏｎａｌ ｎｇＳｙｍｕｍｔｏＯｎａｎｄ ＡｌｉｃａｏｎｓＢｉｎｅ，ＥｎｇｉｎｅｅｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｗａｎ，Ｃｈｉｎａ，Ａ．２６—２８，２００４，５９—６２． ［３３宋庭新，鄢圣华，罗元文．网搞在有限元并行计算 方法中的应用研究ＥＪ］．固体化学学报，２００４，１２：７６—７８．图５ＧｄＦＥＭ计算的仿真结果ＲｅａｈｏｎＤｉｂｅｄ Ｐａｌｌｅｌ Ｃｏｍｎｇ ａｎｄｏｎＳｉｍａｏｎ ＢａｄＷＥＩＧｄ ＣｏｍｎｇＣｈ－ｍｅｉ，ＳＯＮＧ Ｔｉｎｇ—ｘｉｎ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎ．，Ｈｅｉ Ｕｎｉｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗａｎ，４３００６８，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｃＴｈｉ＃幔ｎｏｄｅ＃ ａｈｉｃ＃幔睿 ｇｄ ｃｏｍｎｇ ｏｌｋｉ＃眨 Ｇｄ Ｅｎｇｉｎｅ，ａ ｏ－ｐｅｏｆ ｄｉｂｅｄ ｌｌｅｌ ｃｏｍｎｇ ａｎｄ ｍａｏｎ ｅｍ ｉ＃澹欤铮洌幔睿 ｅ ｅｍ ｆｍｅ＃幔睿ａｒｅｃｏｎｆｉｇａｏｎｄｉｄ．Ｍｅａｎｉｌｅ，ａ ｌｌｅｌ ＦＥＭ ｃｏｍｎｇ ａｎｄ ｍａｏｎ ｅｘｍｅｎｏｎ ｂａｄｃａｎｇｄ ｃｏｍｎｇ ａｎａｌｙ＃ｏｎｅ．Ｔｈｅ ｌ＃睿洌椋悖幔ｏｍｎｇ ｃａｃｉ＃纾 ｃｏｍｎｇ ｉｎ ｄｉｂｅｄ ｃｏｍｎｇ ａｎｄ ｍａｏｎ ｅｍ．ｂｅ ｇａｙ ｉｍｏｄ ｂｙ ｉｎｇＫｅｙｇｄ ｃｏｍｎｇ；ｌｌｅｌ ｃｏｍｎｇ；ＳＵＮ ｇｄ ｅｎｇｉｎｅ；ｆｉｎｉ＃澹欤澹恚澹睿ｅｏｄ［脏校：张培炼］

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