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大规模计算环境下网络模拟任务划分研究

作 者: 徐锐
导 师: 余翔湛
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 计算机科学与技术
关键词: 大规模计算 并行网络模拟 拓扑划分 加速比
分类号: TP393.01
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 50次
引 用: 4次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


在网络模拟研究中,单节点计算环境无法模拟大规模网络。并行网络模拟通过引入更多的计算节点可以解决这个问题。方法是将模拟拓扑划分为几个部分,分别由各个计算节点负责模拟,可以实现模拟大规模网络并能减少模拟时间。现有的网络模拟拓扑划分通常需要计算环境的指导,即把计算环境和模拟拓扑作为划分算法的输入,在划分中考虑到节点的计算性能,并尽量减少各个划分块之间的链路负载,以期望能降低并行模拟的通信开销。现有的划分算法,在计算环境规模较小的情况下,能根据计算节点的性能,合理的把模拟拓扑映射到计算环境中,能收到较好的划分效果。但是,对于大规模的并行计算环境,计算节点数目众多,性能层次不齐,无法确定为一个特定模拟任务分配资源的多少。因此,现有划分算法受到计算环境的限制,不再适用于大规模计算平台的网路模拟任务划分。本文提出了一种基于模拟拓扑特征的并行网络模拟的拓扑划分方法,该划分方案通过分析基准实验,引入了影响并行模拟的几个主要因素,如负载均衡和减少通信开销,最终能实现拓扑划分中,通信开销所占比例较小,并利用大规模并行计算网络中节点性能的多样性,实现了负载均衡,可以提高并行网络模拟平台的吞吐率和模拟效率。较之现有的划分方法,不需要计算环境的指导,完全从分析模拟拓扑本身出发,提高了并行模拟加速比,具有很强的应用价值。最后,本文还整合了现有的划分工具,设计了大规模网络模拟平台的管理调度系统,方便管理和调度计算资源,可以实现了一键式并行网络模拟,较之传统的手工方式,极大的方便了研究人员使用平台,提高了并行网络模拟的易用性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 网络模拟模型  10-11
    1.2.2 保守同步协议  11-12
    1.2.3 并行模拟性能影响因素  12-13
    1.2.4 拓扑划分算法  13-14
  1.3 本文的研究内容  14-15
第2章 现有拓扑划分方案分析  15-25
  2.1 影响并行模拟的主要因素  15-16
    2.1.1 负载均衡  15
    2.1.2 通信开销  15-16
    2.1.3 前瞻量  16
  2.2 多级划分算法  16-19
    2.2.1 算法描述  17
    2.2.2 算法步骤  17-19
  2.3 同构划分和异构划分  19-23
    2.3.1 改进的初始划分算法  20-22
    2.3.2 同构异构划分算法示例  22-23
  2.4 本章小结  23-25
第3章 基于模拟拓扑特征的划分方法  25-46
  3.1 问题的提出  25-28
  3.2 基准实验  28-31
    3.2.1 实验拓扑设计  28-30
    3.2.2 实验结果分析  30-31
  3.3 分析脚本文件  31-36
    3.3.1 节点及链路抽象  32
    3.3.2 节点及链路权重估计  32-34
    3.3.3 路由计算  34-35
    3.3.4 拓扑描述格式及并行拓扑生成  35-36
  3.4 基于模拟拓扑特征的划分方法  36-45
    3.4.1 概念  36-37
    3.4.2 算法描述  37-39
    3.4.3 与现有划分算法的实验比较  39-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章 大规模网络模拟调度系统设计  46-55
  4.1 引言  46-47
  4.2 模拟工具简介  47-48
  4.3 平台各模块设计  48-54
    4.3.1 平台管理模块  49-50
    4.3.2 脚本生成模块  50-52
    4.3.3 脚本划分模块  52-53
    4.3.4 模拟跟踪模块  53-54
  4.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
致谢  60

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