電工裝備性能分析的云計算關(guān)鍵問題研究.pdf

1、電工裝備制造業(yè)乃至傳統(tǒng)裝備制造業(yè)大都是依賴于“經(jīng)驗制造”，因此產(chǎn)品設(shè)計成品率低，資源浪費嚴(yán)重，設(shè)計周期較長成為制造業(yè)的常見問題?！吨袊圃?025》是互聯(lián)網(wǎng)時代下對中國傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行改革升級的重要指導(dǎo)方向，是融合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等高新技術(shù)為一體的智能制造設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
　　針對電工裝備智能制造的實現(xiàn)是以高性能計算作為基礎(chǔ)并將面臨大規(guī)模計算的問題，分析了傳統(tǒng)高性能計算在普適計算方面具有成本昂貴、維護(hù)難度高、作業(yè)排隊等待時間長的問題

2、，引入了動態(tài)可擴展、靈活易取、即付即用的云計算技術(shù)，提出了電磁場有限元仿真與云計算技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計思想，搭建了有限元云計算仿真系統(tǒng)。
　　首先采用VMware vSphere虛擬化技術(shù)，整合5臺服務(wù)器資源形成虛擬資源池。使用linux系統(tǒng)redhat6.0搭建了9節(jié)點的彈性計算集群。對云計算平臺的特點進(jìn)行了深入分析，給出一套行之有效的云計算性能測試方案，并對相同資源配置的虛擬機與物理實體機，從CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、磁盤、集群計算能力

3、、整體測評等幾個方面進(jìn)行對比測試，測試結(jié)果表明云計算虛擬資源在性能方面存在一定的損失。研究分析了云計算資源的管理機制，包括虛擬資源申請創(chuàng)建流程、虛擬資源的遷移、備份方法，實現(xiàn)了并行計算集群從實驗室工作站到服務(wù)器的成功遷移，證明虛擬資源遷移、備份的靈活性高于傳統(tǒng)的高性能計算(HPC)。
　　其次對比分析了MapReduce、MPI、OpenMpi不同云計算技術(shù)的并行計算架構(gòu)，選取適合大規(guī)模計算密集型的OpenMpi并行編程模型，研究

4、了OpenMpi的消息傳遞機制。編寫了基于Fortran的典型電磁計算案例-感應(yīng)電機、變壓器、國際電磁問題Team7并行計算程序，對比分析了電工裝備電磁計算問題在云計算環(huán)境中不同計算節(jié)點下不同計算規(guī)模的計算時間與計算效率分布圖。針對大規(guī)模計算多計算節(jié)點的任務(wù)不均衡問題，給出了計算任務(wù)調(diào)度、計算容錯機制的解決方案。
　　研究結(jié)果表明，典型電工裝備的大規(guī)模有限元仿真計算可在云計算平臺部署的彈性計算集群中實現(xiàn)并行化。相比傳統(tǒng)高性能計算的