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异构计算环境下网络模拟任务划分方法的研究

作 者: 彭大伟
导 师: 云晓春
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 计算机科学与技术
关键词: 并行网络模拟 拓扑划分 多级拓扑图划分 异构计算
分类号: TP393.01
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 70次
引 用: 4次
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内容摘要


网络模拟,尤其是大规模的网络模拟通常都需要巨大的计算资源。当前普通的单机模拟器由于计算能力的限制,往往网络模拟的规模不能够满足实际的研究需要。因此,当前大规模的网络模拟通常都采用并行分布式的网络模拟器,即通过将一个大规模网络的模拟任务进行划分,然后计算集群中的每一个节点负责模拟该网络的一个部分,从而扩大网络模拟的规模和强度。然而,模拟拓扑划分方式的好坏往往导致巨大的模拟效率差异。当前,并行模拟的拓扑划分通常采用拓扑图划分方法,就是将实际的网络模拟任务规约成一个带权值的拓扑图,然后采用某些图划分工具完成模拟任务的划分,如METIS,Chaco。这些传统工具通常能够在同构的模拟环境下得到很好的划分结果,划分生成的模拟拓扑通常都能在较优的时间内完成。但是当模拟平台的各节点计算能力并不相同,且物理模拟节点之间的连接构成一个复杂的拓扑网络时,此时如果不考虑模拟平台自身的拓扑构成,简单的采用传统的拓扑划分方法,将要模拟的网络拓扑粗略分割到平台的节点上进行模拟,此时,整个平台的模拟效率将难以达到最优,造成计算能力的极大浪费。本文在简要介绍当前的主要网络模拟拓扑划分算法的基础上,给出一种基于聚类指导,在异构平台上的并行网络模拟的拓扑划分方法,极大的提高了整个模拟系统在异构平台上的模拟效率,并在此基础上,实现了一个自动化的模拟拓扑划分系统,能够将普通的单机网络模拟拓扑生成在并行模拟平台上执行的模拟脚本,较之传统的半手工的划分方式,提高了工作效率。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 网络模拟模型  9-10
    1.2.2 并行离散事件模拟技术  10-11
    1.2.3 性能估计  11
    1.2.4 拓扑划分算法  11-12
  1.3 本文的研究内容  12-14
第2章 传统拓扑划分算法的分析  14-25
  2.1 影响并行模拟性能的因素  14-15
    2.1.1 负载平衡  14
    2.1.2 通信开销  14-15
    2.1.3 前瞻量  15
  2.2 多级划分算法  15-23
    2.2.1 拓扑图的塌缩算法  17-20
    2.2.2 初始划分  20-21
    2.2.3 回退优化算法  21-23
  2.3 本章小结  23-25
第3章 聚类指导的异构网络拓扑划分  25-37
  3.1 整体结构  25-26
  3.2 任意顶点间最大路径瓶颈计算算法  26-29
    3.2.1 算法描述  26-27
    3.2.2 算法证明  27-29
  3.3 物理节点聚类算法  29-33
    3.3.1 算法描述  29-30
    3.3.2 聚类效果  30
    3.3.3 算法分析  30-33
  3.4 多级拓扑划分算法及改进  33-36
    3.4.1 现有并行拓扑划分的特点  33
    3.4.2 Multi-level多级图划分算法  33-34
    3.4.3 初始划分算法改进  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章 并行模拟任务拓扑划分  37-60
  4.1 NS2 和PDNS简介  37-38
  4.2 拓扑划分系统的结构设计  38-50
    4.2.1 NS2 脚本读取分析  38-40
    4.2.2 计算拓扑中节点的类型  40-41
    4.2.3 计算拓扑中连接之间的路由  41-44
    4.2.4 拓扑中的模拟流量估计及权重估计  44-45
    4.2.5 拓扑划分  45-47
    4.2.6 PDNS脚本生成  47-49
    4.2.7 脚本的远程并行执行与数据回收  49-50
  4.3 划分工具划分效率分析  50-52
  4.4 网络拓扑划分及模拟分析  52-58
    4.4.1 拓扑构成  52-55
    4.4.2 模拟结果  55-58
  4.5 本章小结  58-60
结论  60-61
参考文献  61-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-66
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 > 计算机网络理论
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