基于集群技术的高性能计算系统研究平台的构建

赵玉广，孙爱国，郎美娜，王晓军 (吉林医药学院信息中心，吉林吉林 132013)

【期刊名称】吉林医药学院学报

【年(卷),期】2013(034)005

【总页数】4

【关键词】关 键 词:计算平台;高性能计算;集群技术;基准程序;大规模计算

集群系统是随着微处理器技术和计算机互连网络技术的迅速发展而出现的一种并行计算系统，它使用高速通信网络将多台原本独立、完整的微机或工作站连接在一起，构成一个统一的整体，使之可作为一种单一的计算资源来使用。集群与SMP(对称多处理)和MPP(大规模分布式处理)相比，具有更高的可扩展性、可用性和易维护性，而且价格低，性价比高:相对于SMP、MPP类型的大型主机而言，使用相同等级的集群，价格仅为大型主机的六分之一。更重要的是，由于集群系统基于IA(IntelArchitecture)构架，采用的是商用处理器和商用高速网络，并且采用消息传递的编程模型，使其开发的程序具有很高的通用性和可移植性，可应用于不同的并行计算机。基于集群技术的高性能计算平台已成为并行计算系统发展的一种新主流技术，为磁约束聚变研究的大规模计算问题提供了一个有效解决途径。

1 基本体系结构

集群是一种并行处理系统，由很多连接在一起的独立的计算机组成，像一个整体的计算资源一样协同工作。计算机节点可以是一个单处理器或多处理器的系统，如PC、工作站或SMP，它拥有内存、I/O设备和操作系统。集群系统一般是指物理上分散的两个或多个计算机节点通过局域网络连接在一起，对于用户和应用程序来说像一个单一的系统，可以提供一种高性价比、高性能或高可靠性的解决方法。典型的集群系统的结构如图1所示。

网络接口硬件负责在节点间通过网络传送和接收数据包。集群通常使用网络通信协议在其节点间进行快速通信。集群各节点可以像集成的计算资源一样共同工作，而集群中间件负责为独立但互联的计算机对外提供统一的系统映象和易用性。编程环境包括消息传递库、调试器和性能分析器，它可以为应用程序的开发提供可移植的、有效和易用的工具。

基于集群技术的高性能计算系统研究平台的构建