高性能集群计算 结构与系统 第1卷PDF电子书下载

第一部分 需求和普通问题 2

第1章 集群计算概述 2

1．1 介绍 2

1．2 可扩展并行计算机体系结构 4

1．3 向低价并行计算前进的动机 5

1．4 机会的曙光 6

1．5 集群计算机及其体系结构 6

1．6 集群分类 8

1．7 集群的商品化部件 9

1．8 网络服务/通信软件 15

1．9 集群中间件和单一系统映像（SSI） 15

1．10 资源管理和调度（RMS） 19

1．11 编程环境和工具 21

1．12 集群应用程序 24

1．13 典型集群系统 24

1．14 SMP集群（CUIMPS） 28

1．15 总结 29

1．16 参考文献 31

第2章 集群设置和管理 34

2．1 介绍 34

2．2 设置集群 34

2．3 安全性 39

2．4 系统监控 42

2．5 系统调整 44

2．6 参考文献 47

3．1 介绍 49

第3章 构建可扩展的服务 49

3．2 环境 50

3．3 资源共享 54

3．4 资源共享的增强局部性 57

3．5 原型实现和扩展 64

3．6 结论和未来的研究 65

3．7 参考文献 66

第4章 可靠的集群计算 68

4．1 介绍 68

4．2 两个领域会聚 69

4．3 可靠性概念 72

4．4 集群的系统结构 73

4．5 检测和掩盖错误 76

4．6 从错误中恢复 79

4．7 可靠集群计算的实践 80

4．8 参考文献 82

第5章 开发高吞吐量的集群系统 84

5．1 介绍 84

5．2 Condor概述 85

5．3 软件开发 86

5．4 系统管理 89

5．5 总结 96

5．6 参考文献 96

第6章 性能模型与模拟 97

6．1 介绍 97

6．2 新的性能问题 98

6．3 有效并行计算的费用模型 100

6．4 结论 108

6．5 参考文献 109

7．1 概述 110

第7章 元计算：利用非正式的超级计算机 110

7．2 元计算的演变 112

7．3 元计算机的设计目标和问题 115

7．4 元计算项目 118

7．5 正在兴起的元计算系统 129

7．6 总结和结论 130

7．7 参考文献 132

第8章 在元计算系统中指定资源和服务 133

8．1 对资源描述工具的需求 133

8．2 指定硬件和软件资源的策略 134

8．3 资源和服务描述（RSD） 136

8．4 小结 142

8．5 参考文献 142

第二部分 网络、协议和I/O 147

第9章 高速网络 147

9．1 概述 147

9．2 设计问题 149

9．3 快速以太网 156

9．4 高性能并行接口（HiPPI） 158

9．5 异步传输模式（ATM） 161

9．6 可扩展并发接口（SCI） 165

9．7 ServerNet 167

9．8 Myrinet 169

9．9 内存通道 171

9．10 Synfinity 173

9．11 参考文献 175

10．2 通信性能的延迟/带宽评估 177

10．1 概述 177

第10章 轻量级消息传递系统 177

10．3 集群的传统通信机制 179

10．4 轻量级通信机制 181

10．5 内核级的轻量级通信 185

10．6 用户级的轻量级通信 188

10．7 消息传递系统之间的比较 190

10．8 参考文献 192

11．2 要求 194

11．1 概述 194

第11章 活动消息 194

11．3 AM编程模型 197

11．4 AM的实现 201

11．5 分析 208

11．6 AM上的编程模型 210

11．7 未来的工作 212

11．8 参考文献 213

12．1 网络为集群计算提供的服务 215

第12章 Xpress传输协议 215

12．2 一种新方法 216

12．3 XTP的功能 217

12．4 性能 222

12．5 应用 223

12．6 XTP在集群计算中的未来 225

12．7 参考文献 225

第13章 ATM集群中的拥塞管理 227

13．1 ATM网络概述 227

13．2 现有的方法 230

13．3 ATM在LAN上的模拟 231

13．4 移植计划 236

13．5 结论 240

13．6 参考文献 241

第14章 网络负载平衡 243

14．1 介绍 243

14．2 方法 243

14．3 常见错误 251

14．4 产品 252

14．6 参考文献 257

14．5 总结 257

第15章 多通路通信 259

15．1 介绍 259

15．2 网络及应用中的异构 260

15．3 多通路通信 261

15．4 实例研究 263

15．5 总结 270

15．6 参考文献 270

16．1 介绍 272

第16章 网络存储器 272

16．2 远程存储器调页 274

16．3 网络存储器文件系统 284

16．4 网络存储器在数据库方面的应用 285

16．5 总结 286

16．6 参考文献 287

第17章 分布式共享存储器 289

17．1 介绍 289

17．2 数据一致性 290

17．3 网络性能问题 297

17．4 其他设计问题 298

17．5 结论 304

17．6 参考文献 304

第18章 集群并行I/O：实现方法与现有系统 309

18．1 引言 309

18．2 集群I/O系统的分类 310

18．3 并行I/O问题 311

18．4 文件抽象 312

18．5 方法和技术 313

18．6 系统结构与一些现有系统 315

18．7 ViPIOS方法 319

18．8 结论及发展趋势 324

18．9 参考文献 325

第19章 软件RAID和并行文件系统 327

19．1 引言 327

19．2 数据的物理存放 328

19．3 缓存 337

19．4 预取 341

19．5 接口 344

19．6 参考文献 350

第三部分 进程调度、负载共享与负载平衡 354

第20章 作业与资源管理系统 354

20．1 成因与历史演变 354

20．2 作业和资源管理系统的组成与结构 355

20．3 RMS的当前技术发展情况 359

20．4 现在和将来所面临的挑战 364

20．5 小结 367

20．6 参考文献 367

21．2 背景 369

第21章 集群上并行作业的调度 369

21．1 引言 369

21．3 刚性作业的进程迁移 370

21．4 可延展性作业的动态并行性 373

21．5 基于通信的协向调度 375

21．6 批调度 376

21．7 小结 378

21．8 参考文献 379

22．1 引言 381

第22章 负载共享与容错管理器 381

22．2 集群计算中的负载共享 382

22．3 利用检查点进行容错 382

22．4 负载共享与容错的集成 384

22．5 相关工作 392

22．6 结论 393

22．7 参考文献 393

第23章 并行程序调度技术 395

23．1 引言 395

23．2 网络计算环境下的调度问题 396

23．3 调度任务到通过快速网络连接的机器上 401

23．4 调度任务到任意的处理机网络 404

23．5 CASOH：一个并行化和调度工具 408

23．6 小结与结束语 412

23．7 参考文献 413

第24章 可配置的动态负载平衡 415

24．1 引言 416

24．2 动态负载平衡（DLB） 417

24．3 DLB模型和负载平衡策略的选择决定过程 419

24．4 编译器和运行时系统 425

24．5 实验结果 427

24．6 小结 433

24．7 参考文献 433

第25章 异构系统中的映射与调度 435

25．1 引言 435

25．2 映射与调度 436

25．3 任务粒度与划分的问题 438

25．4 静态调度和动态调度 441

25．5 负载平衡问题 443

25．6 小结 445

25．7 参考文献 445

第四部分 典型的集群系统 449

第26章 Beowulf 449

26．1 Beowulf探源 449

26．2 系统体系结构的进化过程 452

26．3 软件开发 454

26．4 下一代Beowulf计算 456

26．5 21世纪的Beowulf 459

26．6 参考文献 461

第27章 RWC PC集群Ⅱ以及Score集群系统软件 462

27．1 简介 462

27．2 使用通用商品硬件构建结构紧凑的PC集群 462

27．3 基于Unix的Score并行操作系统环境 466

27．4 性能评价 468

27．5 结论 470

27．6 参考文献 471

28．1 COMPaS：一个基于Pentium Pro PC的SMP集群 472

第28章 COMPaS：一个基于Pentium Pro PC的SMP集群 472

28．2 使用PC构建集群 473

28．3 SMP集群的编程 478

28．4 实例分析——COMPaS系统的评测结果 480

28．5 PC SMP集群编程指南 485

28．6 小结 487

28．7 参考文献 487

第29章 NanOS集群操作系统 489

29．1 简介 489

29．2 系统结构 490

29．3 NanOS 492

29．4 MCMM 495

29．5 HIDRA 497

29．6 小结 500

29．7 参考文献 500

第30章 基于BSP的可适应并行处理 502

30．1 简介 502

30．2 Bulk同步并行模型 502

30．3 非专用集群上的并行计算 504

30．4 Bulk同步并行模型中的可适应并行性 505

30．5 可适应Bulk同步并行性的编程环境 507

30．6 A-BSP在并行计算中的应用 510

30．7 A-BSP在非专用工作站集群的应用 512

30．8 结论 513

30．9 参考文献 513

第31章 MARS：一个可适应并行编程环境 515

31．1 动机与目标 515

31．2 相关工作 516

31．3 NOW可达到的能力 517

31．4 MARS方案 518

31．5 实验结果 523

31．6 结论和进一步工作 525

31．7 参考文献 526

第32章 自适应并行计算的Gardens方法 527

32．1 引言 527

32．2 相关工作 528

32．3 通信 529

32．4 自适应性和任务分派 532

32．5 性能结果 535

32．6 小结 536

32．7 参考文献 536

第33章 ParPar系统：一种软件MPP 538

33．1 引言 538

33．2 ParPar系统 539

33．3 系统配置和控制 542

33．4 作业控制 543

33．5 调度 546

33．6 并行I/O 547

33．7 项目状况 549

33．8 参考文献 550

第34章 Pitt并行计算机 551

34．1 引言 551

34．2 操作系统 552

34．3 拉普拉斯问题 554

34．4 拉普拉斯程序的技术描述 557

34．5 拉普拉斯操作系统的用户描述 558

34．6 线性联立方程组 559

34．7 一个应用程序实例 564

34．8 小结 564

34．9 参考文献 564

第35章 RS/6000 SP系统：可扩展并行集群系统 565

35．1 双重特性 565

35．2 SP系统的体系结构 567

35．3 SP系统结构 569

35．4 结束语 578

35．5 参考文献 579

第36章 可扩展和高可用的集群Web服务器 580

36．1 引言 580

36．2 Web服务器和动态内容 582

36．3 细粒度负载平衡 586

36．4 共享文件系统和可扩展I/O 589

36．5 Web上的可扩展数据库访问 593

36．6 高可用性 597

36．7 结论 600

36．8 参考文献 601