Тема: ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫЙ ПЛАНИРОВЩИК ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Чем дальше уходит развитие современной науки, и человечества в целом, тем быстрее растёт сложность проблем, возникающих перед учёны­ми. Если на заре развития науки, людям хватало листка бумаги и прими­тивных калькуляторов, то, с течением времени, требования к точности и скорости вычислений значительно выросли, также как и их сложность и объёмы. Это привело к появлению вычислительных механизмов, машин, которые давали возможность решать эти проблемы. А с появлением в сере­дине 20 века первых электронных вычислительных машин — компьюте­ров, сфера их применения охватила практически все области человеческой деятельности.
В современной науке компьютеры используются учёными для реше­ния множества проблем — от расчёта простейших уравнений и формул, до сложнейших задач численного моделирования, требующих выполнения очень больших объёмов вычислений. Примеры таких задач — прогнозиро­вание климатических изменений [1], предсказание геологических ката­клизмов, эксперименты на коллайдерах [2], математическое моделирова­ние химических и физических процессов [3], расшифровка генома челове­ка и многие другие. Возможность решения таких задач выводит исследова­ния на новый уровень, позволяя решать ранее неизвестные и казавшиеся невыполнимыми задачи. Это вынуждает человечество изобретать новые технологии и усовершенствовать уже использующиеся.
Но, современных персональных компьютеров, даже самых мощных, уже не хватает для решения подобных задач. Проблема разработки высо­копроизводительных вычислительных систем является одной из наиболее сложных научно-технических задач на сегодняшний день. Для её решения существует несколько путей - увеличение мощности и быстродействия отдельных компьютеров или создание специализированных распределён­ных систем, наряду с разработкой различных методов параллельного про­граммирования. Кажется, что разработчики центральных процессоров уже близки к физическим пределам, и, в ближайшем будущем, тактовые часто­ты уже не будут так стабильно расти [4]. Поэтому, разработчики пошли по пути увеличения количества вычислительных единиц в системе, стали по­являться многопроцессорные и многокомпьютерные системы. Появление таких технологий сделало возможным объединение большого числа вы­числительных единиц, для решения общей задачи, путём разбиения на мелкие подзадачи и параллельного их выполнения. Это позволило умень­шить время расчетов, по сравнению с одиночным персональным компью­тером.
Наиболее доступной и дешёвой технологией из перечисленных яв­ляется кластерная система, которая представляет собой совокупность нескольких персональных компьютеров, объединённых между собой по высокоскоростной сети в один «виртуальный суперкомпьютер». Компью­теры такой сети общаются между собой через отправку друг другу сообще­ний.
С увеличением количества элементов вычислительной системы растёт и вероятность отказа её компонентов [5, 6]. А существующие отка­зоустойчивые системы достаточно тяжеловесны и трудноразвёртываемы. Разработаны различные аппаратные и программные средства, направлен­ные на уменьшение вероятности отказа компонентов вычислительной си­стемы.
Например, для систем использующих технологию MPI, сбой одного узла или самого сервера приводит к остановке работы всей системы. Для решения этой проблемы существуют специальные методики и технологии предназначенные для быстрого восстановления работоспособности систе­мы.
Именно такая технология используется в локальном вычислительном кластере, находящемся в Алтайском государственном университете. И именно с такой проблемой сталкиваются преподаватели и студенты его ис­пользующие.
Поэтому, целью данной работы будет модификация существующей распределённой системы, использующей технологию MPI для обеспечения большей отказоустойчивости.
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
1. Произвести анализ существующих методов организации параллелиз­ма в вычислительных системах.
2. Произвести анализ существующих методов обеспечения отказо­устойчивости распределённых систем.
3. Разработать программное обеспечение, позволяющее повысить отка­зоустойчивость вычислительной системы, использующей техноло­гию MPI.
Купить

В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы было выполнено:
• произведён обзор существующих методов параллельного програм­мирования;
• рассмотрены методы и средства организации распределённых вычис­лительных систем;
• произведён обзор существующих подходов и технологий, нацелен­ных на повышение отказоустойчивости распределённых систем;
• рассмотрены проблемы стандарта MPI и возможные способы их ре­шения;
• разработана программная библиотека для повышения отказоустой­чивости распределённой вычислительной системы, использующей MPI.
Результатом данной выпускной квалификационной работы является программная библиотека, которая представляет собой прозрачный слой между пользовательским приложением и библиотекой MPI. Разработан­ный программный продукт позволяет разработчику параллельных про­грамм повысить отказоустойчивость разрабатываемых приложений с ми­нимальной модификацией исходного кода.
Таким образом, цель, поставленную в выпускной квалификационной работе можно считать достигнутой.
Купить