一种基于对等网络的高性能计算系统

摘要

一种基于对等网络的高性能计算系统，包括监控节点，分派节点，计算节点，数据服务器和客户机。监控节点接收客户机提交的应用工程描述文件，管理并监控分派节点的状态以及各任务簇的完成状况；分派节点将任务分派给所属的各计算节点，监控各计算节点的状态以及任务的完成状况，并向监控节点报告；计算节点接收并计算所属分派节点分派的任务，报告任务完成状况，并与数据服务器进行数据交换；数据服务器存储备份应用工程的数据，处理客户机和计算节点的数据请求；客户机提交初始应用工程，管理主任务的启动运行，并得到应用的最终结果。本发明系统具有通用性好、跨平台、编程方便、容错性好和扩展性好的特点，可以克服原有的志愿机计算系统的缺点。

主权项

1、一种基于对等网络的高性能计算系统，其特征在于：该系统包括监控节点(1)，分派节点(2.1、2.3、...、2.N，N为正整数)，计算节点(3.1、3.3、...、3.K，K为正整数)，数据服务器(4)和客户机(5)，其中，监控节点(1)接收客户机(5)提交的应用工程描述文件，并将应用中的任务以任务簇的方式重定向给各个分派节点(2.1、2.3、...、2.N)；在应用的计算过程中，监控节点(1)监控分派节点(2.1、2.3、...、2.N)的状态以及各个任务簇中任务的完成状况；分派节点(2.1、2.3、...、2.N)将所接收到的任务簇分派给所属的各个计算节点，监控管理域内各个计算节点的状态以及所分派任务的完成状况，并将任务的完成状况向监控节点(1)报告；计算节点(3.1、3.3、...、3.K)附属于各个分派节点，并由所附属的分派节点进行监控和任务分派管理；当某一计算节点接收到分派节点所分派的计算任务后，它从数据服务器(4)获取该计算任务的代码和参数数据，然后启动该任务的运行；在计算过程中，计算节点定时向所属的分派节点报告任务完成状况，在任务计算完成后，计算节点将该任务的结果上传给数据服务器(4)；其中，计算节点包括注册模块(31)、客户端存储模块(32)、客户端传输模块(33)和任务控制模块(34)；客户端存储模块(32)给计算节点提供工作区间，并对客户端传输模块(33)提供数据支持；它对每个任务的程序、数据以及结果都以文件方式进行管理，并为每个工程建立临时工作目录；注册模块(31)用于管理计算节点的加入和初始化工作，以及存活状态报告；当计算节点要加入系统时，注册模块(31)向监控节点(1)发出加入请求，然后根据监控节点(1)返回的分派节点的地址信息，向该分派节点发出加入请求；当该分派节点返回加入成功的应答消息后，注册模块(31)初始化任务控制模块(34)；在计算节点的运行过程中，注册模块(31)周期性地向所属的分派节点报告存活状态；若它不能与所属的分派节点通信，则重新向监控节点(1)发出加入请求，进而加入一个新的分派节点；任务控制模块(34)用于管理计算节点上任务的接收和运行，以及运行状态与结果的报告；当计算节点空闲时，任务控制模块(34)周期性地向分派节点发送任务请求消息；当分派节点有等待运行的任务时，分派一个任务给计算节点；任务控制模块(34)接收到分派节点所分派的任务信息后，通知客户端传输模块(33)向数据服务器(4)请求子任务的代码和参数数据；当该任务的代码和参数数据传输完成后，任务控制模块(34)将客户端存储模块(32)中该任务的初始数据传递给该任务，并启动该任务的计算；在任务计算过程中，任务控制模块(34)周期性地向分派节点报告任务的运行状况；在任务计算完成后，任务控制模块(34)将结果文件放入客户端存储模块(32)中，并将这些文件通过客户端传输模块(33)传输给数据服务器(4)；然后，恢复到空闲状态，并将任务完成状况和自身空闲状态报告给分派节点；客户端传输模块(33)接收任务控制模块(34)的数据传输命令，根据这些数据传输命令，并辅助客户端存储模块(32)，与数据服务器(4)进行数据传输，当数据传输完成后，客户端传输模块(33)将完成事件通知给任务控制模块(34)；数据服务器(4)在应用工程提交阶段接收客户机(5)提交的初始工程数据；在应用工程计算阶段，它处理计算节点的数据请求，传送子任务的代码及参数数据，并接收计算节点上传的子任务的结果数据；在子任务计算完成后，它接收客户机(5)的数据请求，将子任务结果数据传送给客户机(5)；客户机(5)向数据服务器(4)提交应用工程的初始数据后，形成一个应用工程描述文件，并将该应用工程描述文件提交给监控节点(1)，在应用工程的子任务计算完成后，客户机(5)从数据服务器(4)获取子任务的结果，并通知主任务对这些结果进行汇总处理，得到该应用工程的最终结果。