多虛擬機協(xié)同計算關(guān)鍵技術(shù)及其在cae中的應(yīng)用(1)

1、劃1歲移甥哆Zz出博士學(xué)位論文學(xué)科門類_一互堂一一學(xué)科名稱：互些王程指導(dǎo)教師：韭堡教授申請El期：一2Q堇2生曼且摘要論文題目：多虛擬機協(xié)同計算關(guān)鍵技術(shù)及其在CAE中的應(yīng)用學(xué)科名稱：工業(yè)工程療形研究生：陳小軍簽名：們_紛指導(dǎo)教師：張壕簽名：佯縟摘要多虛擬機協(xié)同計算(CCMVM)指在一臺物理計算機上運行多臺虛擬機，計算任務(wù)被封裝在虛擬機中，虛擬機之間并行協(xié)同工作，共同高效地完成計算任務(wù)。CCMVM利用多虛擬機的任務(wù)并行協(xié)同性，通過資源分配

2、和虛擬機調(diào)度，實現(xiàn)以任務(wù)為中心、可伸縮的計算環(huán)境，支持需要高效能計算的計算機輔助工程(CAE)等復(fù)雜工程應(yīng)用的高效完成。為了探索大型復(fù)雜CAE問題求解新方法，構(gòu)建低成本高效率的現(xiàn)代CAE高效能計算環(huán)境，提高CAE問題求解系統(tǒng)的運行性能，節(jié)省運行成本，支持工業(yè)制造領(lǐng)域產(chǎn)品創(chuàng)新和設(shè)計水平的提升，作者深入研究了多虛擬機協(xié)同計算關(guān)鍵技術(shù)，包括：基于虛擬機的任務(wù)分配與調(diào)度方法、容器支持的透明化任務(wù)協(xié)同方法、對虛擬化資源的按需分配方法、面向并行計算

3、的虛擬機調(diào)度方法。在此基礎(chǔ)上探索了面向CAE關(guān)鍵應(yīng)用的多虛擬機協(xié)同計算系統(tǒng)(CCSMVM)的基本原理、體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)技術(shù)，開發(fā)了CCSMVM原型系統(tǒng)。本文課題的主要研究工作及創(chuàng)新點如下：(1)提出并實現(xiàn)了任務(wù)特征模型及基于虛擬機的任務(wù)分配與調(diào)度方法。通過任務(wù)分解、識別并行關(guān)系，建立任務(wù)的粒度劃分和判斷規(guī)則，確定耦合度，實現(xiàn)對任務(wù)的描述?；谔卣髂Ｐ停瑢?yīng)用程序開發(fā)與部署時的個人偏好隸屬度作為約束條件，將任務(wù)與體系結(jié)構(gòu)匹配度作為目標(biāo)函數(shù)，

4、通過啟發(fā)式算法來求解與目標(biāo)函數(shù)對應(yīng)的最優(yōu)方案。方案解決了從特征單元到線程分配，從線程到虛擬機映射，從虛擬機到物理機調(diào)度的問題，并使任務(wù)按時序關(guān)系啟動執(zhí)行。研究結(jié)果表明，該方法可使應(yīng)用程序保持較強的適應(yīng)性，確保系統(tǒng)的性能最優(yōu)，滿足可開發(fā)性、可部署性需求。(2)提出并實現(xiàn)了任務(wù)通信反轉(zhuǎn)模型及容器支持的透明化任務(wù)協(xié)同方法。任務(wù)通信反轉(zhuǎn)模型是隱式的通信方式，即由容器支持的間接任務(wù)通信。為實現(xiàn)任務(wù)協(xié)同過程的透明化，通過提供新的可靠性消息通信原語和

5、容錯模式：任務(wù)間的交互通過數(shù)據(jù)流、控制流、特征單元等特征模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述，數(shù)據(jù)傳輸通過底層容器來完成，使任務(wù)關(guān)系被解耦合，并便于數(shù)據(jù)優(yōu)化批量傳輸處理。該方法提供了可執(zhí)行文件包描述及其提交、文件自動化分發(fā)部署、任務(wù)的啟動與加載、特征單元狀態(tài)變遷的流程步驟等。研究結(jié)果表明，該方法簡化了任務(wù)的分發(fā)部署及協(xié)同交互過程，提高了系統(tǒng)的吞吐量和任務(wù)的加速比。(3)提出并實現(xiàn)了資源虛擬化模型及對虛擬化資源的多種按需分配方法。在建立物理資源到邏輯資源的映