MPI環(huán)境下多副本容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)與工程技術(shù)的發(fā)展，一些大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算問(wèn)題隨之涌現(xiàn)，例如目前人類所面臨的基因工程中DNA圖譜繪制、全球氣候的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、海洋洋流循環(huán)的計(jì)算等難題。這類問(wèn)題使用一般的串行計(jì)算模型在有限時(shí)間內(nèi)已很難解決，而并行計(jì)算模型可以大大提高計(jì)算速度，成為解決這類問(wèn)題的有效途徑。目前，并行計(jì)算已在計(jì)算密集型應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。
　　并行計(jì)算在軟件上主要依靠編寫(xiě)并行庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。近些年來(lái)由于高速局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于消息傳遞模型的并行

2、編程庫(kù)MPI由于其高效、可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)成為事實(shí)上的并行編程標(biāo)準(zhǔn)。
　　隨著并行計(jì)算系統(tǒng)規(guī)模的增大，運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，基于MPI的計(jì)算系統(tǒng)發(fā)生故障的概率也隨之升高，而現(xiàn)有的MPI計(jì)算環(huán)境容錯(cuò)能力較差，發(fā)生節(jié)點(diǎn)失效時(shí)更是會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)程序的崩潰，所以MPI計(jì)算環(huán)境的容錯(cuò)問(wèn)題成為了研究熱點(diǎn)。已有的MPI環(huán)境下容錯(cuò)技術(shù)包括檢查點(diǎn)/回滾技術(shù)和冗余技術(shù)，這些解決方案都有一定的局限性:檢查點(diǎn)/回滾計(jì)術(shù)可靠性較低且在系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大時(shí)有效工作時(shí)間所占

3、比率會(huì)越來(lái)越小;已有的冗余技術(shù)沒(méi)有考慮在異構(gòu)PC節(jié)點(diǎn)所搭建的MPI環(huán)境的執(zhí)行效率問(wèn)題，執(zhí)行效率低下。
　　本文基于MPI環(huán)境下已有的檢查點(diǎn)技術(shù)和冗余技術(shù)，提出了一種多副本容錯(cuò)方案R-MPI。R-MPI采用層次化的檢測(cè)結(jié)構(gòu)和push檢測(cè)協(xié)議來(lái)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的失效行為;R-MPI使用多個(gè)物理節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)邏輯組，執(zhí)行相同的計(jì)算任務(wù)，向用戶提供透明的容錯(cuò)服務(wù)，在邏輯組中任何一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)失效的情況下，整個(gè)系統(tǒng)仍然能夠保證正常運(yùn)行。在邏輯組之間通信