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天津大学网格系统的研究与设计

作　者: 刘志勇
导　师: 鹿凯宁
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 网格技术 网格体系结构 Condor Globus Toolkit 高性能计算
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
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内容摘要


在科研和网络应用不断发展的背景下,学校对计算和存储资源的需求量日益增大。然而学校对现有分散的、异构的软硬件资源没有实现有效、统一的管理,使软硬件资源的利用率大大降低,导致计算资源不能满足科研的需求。传统的分布式计算系统只对同构的软硬件资源进行整合,限制了整合资源的范围和用户的应用;以超级计算机为中心提供资源的方式,提供的应用种类相对有限,不能满足用户多样性应用的需求,缺乏可扩展性且成本较高。网格技术的提出改变了人们使用网络资源的方式,它能整合网络中分散的异构软硬件资源,实现计算资源共享与协同工作。网格技术现已成为一个研究热点,各大企业和学校都在研究网格技术,利用它实现本组织内的资源共享与协作以提高资源利用率。本文在分析网格体系结构和基本功能的基础上,根据学校的资源特性和应用需求,紧密围绕Globus Toolkit(GT)网格中间件,设计了我校网格系统的体系结构,对体系结构中的资源管理、信息服务、作业管理和调度等组件给出了详细的设计,使该系统具有可扩展性、对用户透明性和安全性。提出了以集群系统配小型机的具体实现方案,实现学校内异构计算资源的共享。针对GT在作业管理和作业调度方面的不足之处,提出了将Condor的作业管理与GT资源访问特性相结合的方法,实现友好的作业管理;以matchmaker组件作为调度组件,实现作业调度。我校网格系统主要服务于学校的教学和科研,决定了基于它的应用主要是高能性计算。并行计算是高性能计算的基础,本文利用GT和MPICH构建网格并行计算实验环境,该环境提高了计算的精度和速度并能对资源进行监控,可为进一步研究网格技术在我校的应用提供实验环境。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-10
  1.1 课题的背景和意义  7-8
  1.2 国内外发展现状  8-9
  1.3 本人主要工作  9
  1.4 论文结构  9-10
第二章 网格技术概述  10-19
  2.1 网格概述  10-11
    2.1.1 网格的定义  10-11
    2.1.2 网格与传统分布式系统的区别  11
  2.2 云计算  11-12
    2.2.1 云计算与网格计算的异同  11-12
  2.3 网格的发展历史  12-13
  2.4 网格的特点  13-14
  2.5 网格的基本功能模块  14-15
  2.6 网格体系结构的发展  15-17
    2.6.1 五层沙漏体系结构  15-16
    2.6.2 开放式网格服务体系结构  16
    2.6.3 Web Services资源框架(WSRF)  16-17
  2.7 网格中间件  17-19
第三章 天津大学网格系统总体架构与设计  19-34
  3.1 校园网格系统的特殊性  19
  3.2 系统总体设计目标  19-20
  3.3 天津大学网格系统体系结构  20-22
  3.4 基于Globus Toolkit的解决方案  22-29
    3.4.1 网格安全的解决方案  22-25
    3.4.2 网格资源管理的解决方案  25-27
    3.4.3 网格信息服务的解决方案  27-29
  3.5 数据库  29-30
  3.6 天津大学网格系统网络拓扑  30-34
    3.6.1 物理拓扑图  30-32
    3.6.2 具体实施方案  32-34
第四章 各模块的详细设计  34-48
  4.1 校园网格安全  34-35
    4.1.1 网格映射文件管理系统  34
    4.1.2 认证中心（CA）  34-35
  4.2 资源层设计  35-39
    4.2.1 资源管理的设计  35
    4.2.2 作业管理  35-37
    4.2.3 资源调度的设计  37-39
  4.3 服务层设计  39-43
    4.3.1 信息服务  39-40
    4.3.2 网格资源监控  40
    4.3.3 信息适配器  40-43
  4.4 网格应用层设计  43-45
    4.4.1 网格门户  43-44
    4.4.2 相关技术  44-45
  4.5 基于校园网格的应用  45-48
    4.5.1 系统软件  45-46
    4.5.2 专业应用部署  46-48
第五章 网格并行计算环境的实现  48-61
  5.1 并行集群环境的实现  48-53
    5.1.1 实验环境的实现  49-51
    5.1.2 并行集群环境的测试  51-53
  5.2 网格并行计算平台的实现  53-60
    5.2.1 实验的软硬件环境  53-54
    5.2.2 网格并行计算平台的实现  54-57
    5.2.3 网格并行计算环境测试  57-60
  5.3 小结  60-61
第六章 总结及展望  61-63
  6.1 总结  61
  6.2 进一步的工作展望  61-63
参考文献  63-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 计算机网络结构与设计
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