實時集群系統(tǒng)的設計實現(xiàn)與優(yōu)化.pdf

1、基于開放式體系標準，采用通用商業(yè)產品構建的集群計算體系已在高性能計算領域得到大量采用，在全世界排名前500名的超級計算機系統(tǒng)中，有360個為集群體系結構，占到了500強總數(shù)量的72％。 集群系統(tǒng)是在商品化部件日益高性能、穩(wěn)定可靠、并且廉價的背景下出現(xiàn)的，人們將服務器、工作站、甚至高檔微機用高速互聯(lián)網(wǎng)絡連接起來，用以代替價格昂貴的大型機和M PP等系統(tǒng)。集群系統(tǒng)以良好的可擴展性和性價比，迅速成為構建超級計算機的首選體系結構。同時，

2、由于各種應用系統(tǒng)大數(shù)據(jù)量處理，高密度的數(shù)據(jù)吞吐的需求也對集群系統(tǒng)的高擴展性也提出了更高的要求。將集群調度分派功能全部分布至后端服務節(jié)點，能夠大大降低傳統(tǒng)上提供調度及系統(tǒng)平衡負載機制的前端機的負荷，消除了系統(tǒng)擴展功能的瓶頸。但實時性應用苛刻的響應時限要求也對集群體系功能提出了挑戰(zhàn)。常規(guī)的實時操作系統(tǒng)通過內核實時調度，集中計算資源保證了實時任務的時限。但其資源調度基于單機系統(tǒng)，缺乏支持多節(jié)點集群體系的功能，且多用于嵌入式體系，內存和儲存空間

3、有限，難于支持集群結構。目前通行的在中間層加入集群負載平衡調度的作法側重于荷載均衡分布，目標是系統(tǒng)產出最大化，而難以滿足實時任務對響應時限的要求。因此，研究針對開放式集群體系的實時調度機制，實現(xiàn)對不同時限任務的區(qū)分，在保證實時任務時限的同時兼顧吞吐量的需求已經(jīng)變得十分緊迫。 本文調研了當前集群系統(tǒng)的現(xiàn)狀，分析了實時集群系統(tǒng)的實際需求，詳細研究工作如下： ①提出了三種實時調度策略，并在Linux系統(tǒng)平臺下對實時集群系統(tǒng)進行

4、了詳細設計，建立了開放式的實時集群系統(tǒng)平臺。 ②除此以外，專門研究了在系統(tǒng)超載情況下的應對策略，提出了超載情況下緩解系統(tǒng)壓力，遏制系統(tǒng)性能惡化的任務丟棄機制。 ③在分析了當前系統(tǒng)節(jié)點的發(fā)展趨勢并且充分考慮了Linux操作系統(tǒng)中CPU和IO之間的協(xié)調關系之后，本文作了順序服務模式和并發(fā)服務模式的研究，同時也提出了一種在并發(fā)模式下的彈性控制機制，使得多個任務能夠更加合理的在并發(fā)模式下共享系統(tǒng)資源。 ④對于現(xiàn)有RTCS