高性能并行可視化服務器任務與資源管理技術研究與實現(xiàn).pdf

1、科學計算可視化技術把研究人員無法直觀理解的數(shù)據(jù)變?yōu)槿丝梢灾苯右曈X感知的圖形圖像信息，目前已經(jīng)成為科學計算與數(shù)值模擬領域不可或缺的技術和工具，在生物醫(yī)學、計算流體動力學、地球物理、氣象學、航天學、以及眾多與國防和國民經(jīng)濟緊密相關的領域都有著重要應用。隨著高性能計算技術的不斷發(fā)展，科學計算的能力不斷提高，科學計算產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模日益龐大，數(shù)據(jù)中蘊含的物理現(xiàn)象和規(guī)律日益復雜，使科學計算可視化技術面臨新的諸多技術挑戰(zhàn)。
　　基于高性能計算機

2、構建高性能并行可視化服務器，可充分利用高性能計算機的計算和存儲資源，克服傳統(tǒng)后處理并行可視化模式耗時的數(shù)據(jù)導入導出以及難以實現(xiàn)駕馭式可視化等問題，有效提高大規(guī)?？茖W數(shù)據(jù)并行可視化的效率和質量。已成為高性能并行可視化重要發(fā)展方向。本課題根據(jù)構建高性能并行可視化服務器的需求，重點研究高性能并行可視化服務器軟硬件體系結構框架、可視化服務器任務調度和資源管理算法等關鍵技術，完成的主要工作和取得的研究成果如下：
　　1.提出了一種基于超級計

3、算機的高性能并行可視化服務器的軟硬件系統(tǒng)結構設計方案。硬件系統(tǒng)結構相對獨立的占用高性能計算機部分結點資源，專用于數(shù)據(jù)存儲、I/O通訊、圖形繪制、資源管理等，既可保證并行可視化服務器硬件資源的相對獨立性，又可保證并行可視化效率的提高；軟件系統(tǒng)結構在充分利用高性能計算機已有資源管理軟件基礎之上，根據(jù)并行可視化和多用戶遠程交互可視化任務需求，擴展了可視化任務調度和資源配置模塊，既不影響高性能計算機已有資源管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又可保證高性能計算機

4、并行可視化任務的高效性和多用戶遠程交互可視化的有效性。
　　2.針對服務對象任務作業(yè)的特點和需求，提出了一種基于任務屬性選擇的任務調度和資源管理算法。通過抽象定義任務屬性和量化定義任務的并行性能，合理分配服務器計算和存儲結點資源，使得最需要并行加速的任務優(yōu)先獲得計算資源。模擬實驗結果表明，該算法可有效提高用戶體驗和任務執(zhí)行效率。
　　3.為了保證基于任務屬性選擇的任務調度和資源管理算法的有效性和正確性，提出了基于線性回歸模型

5、的任務屬性維護方法，該方法利用現(xiàn)代工程數(shù)學中的線性回歸模型，借助服務器中的應用算法運行歷史，和相關統(tǒng)計信息完成應用算法屬性的維護更新。模擬實驗結果表明，該方法可提高任務調度和資源管理的效率和正確性。
　　4.利用實驗室現(xiàn)有條件，開發(fā)了高性能并行可視化的原型試驗系統(tǒng)，實現(xiàn)了用戶使用筆記本、手機等終端設備通過web遠程訪問的并行可視化服務器原型，并利用該原型系統(tǒng)對典型的流場數(shù)值模擬計算數(shù)據(jù)實例進行了可視化數(shù)據(jù)處理，取得了較好的實驗結果