適用于網(wǎng)格環(huán)境的類MPI輕量級并行編程框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、網(wǎng)格計(jì)算的興起與發(fā)展很大程度上改變了傳統(tǒng)的計(jì)算模式。網(wǎng)格通過將地理上分布的異構(gòu)計(jì)算資源進(jìn)行整合，對其提供統(tǒng)一透明的訪問接口，使得諸如大規(guī)模計(jì)算、分布式數(shù)據(jù)分析等相關(guān)應(yīng)用得以獲得前所未有的充分的計(jì)算資源與計(jì)算能力。 與此同時(shí)，出現(xiàn)了各種針對網(wǎng)格環(huán)境的編程工具與開發(fā)環(huán)境，他們從多種程度上方便了網(wǎng)格環(huán)境中相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對資源的分布和異構(gòu)特性的屏蔽。然而，這些現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)或多或少存在著以下一些問題：編程模型所處的層次較高，不具有廣

2、泛的通用性；相應(yīng)的網(wǎng)格開發(fā)與執(zhí)行環(huán)境的部署過于復(fù)雜，不利于網(wǎng)格應(yīng)用的快速構(gòu)建；相關(guān)的編程工具與開發(fā)環(huán)境對底層網(wǎng)格中間件的依賴性過高，使其不具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和可移植性；在計(jì)算網(wǎng)格逐漸向服務(wù)網(wǎng)格過渡的過程中，對網(wǎng)格服務(wù)的協(xié)同使用的支持度較低等。 作為解決網(wǎng)格開發(fā)環(huán)境中存在的上述問題的一種探索行研究，本文提出了一種名為GridPPI的適用于網(wǎng)格環(huán)境的類MPI輕量級并行編程框架。 GridPPI呈現(xiàn)了一種面向服務(wù)的網(wǎng)格并行編程模

3、型，它通過運(yùn)行在本地結(jié)點(diǎn)的多線程程序來并行調(diào)用網(wǎng)格服務(wù)，在獲取并發(fā)性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對網(wǎng)格應(yīng)用中服務(wù)協(xié)同使用的支持。同時(shí)，GridPPI具有輕量級框架的特性，無論是在相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)或是執(zhí)行過程中，只需要在本地結(jié)點(diǎn)上部署GridPPI框架即可，而不需要對底層網(wǎng)格系統(tǒng)做任何的配置與修改。 GridPPI采用了一種開放性的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，與各種基于服務(wù)的網(wǎng)格中間件平臺實(shí)現(xiàn)了構(gòu)耦合，使得GridPPI框架不僅能實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)格中件間平臺支持度的擴(kuò)充，同

4、時(shí)也保持了GridPPI框架自身對不同網(wǎng)格中間件平臺的高度可移植性。 GridPPI提供了一套較為完善的類MPI并行編程庫，支持開發(fā)人員以Java語言編寫MPI風(fēng)格的網(wǎng)格應(yīng)用。其中MPI的分布式多進(jìn)程模型被映射為Java中的本地多線程模型。GridPPI框架的類MPI并行編程庫參照MPI標(biāo)準(zhǔn)提供了豐富的點(diǎn)對點(diǎn)通信以及集合通信的操作，這些操作配和對網(wǎng)格服務(wù)的調(diào)用，可以實(shí)現(xiàn)多種粒度的服務(wù)協(xié)同使用。 作為參考實(shí)現(xiàn)，GridPP