基于CORBA/JAVA的分布式并行虚拟平台——CJPVM模型框架
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摘要
并行计算是解决大规模科学计算的有效方法。随着计算机技术和网络技术的不断发展，人们已越来越倾向于用网络计算机机群代替巨型机来进行并行计算。在网络发展的同时，分布性、可操作性和异构性也已经成为了现代网络环境的显著特征。为了有效的在异构环境中进行通信，需要屏蔽不同体系结构计算机之间的异构性。为了简化网络程序设计和实现基于组件的软件体系，分布式对象技术得到了人们的关注。
本文深入了解分析了分布式并行虚拟平台的研究现状，提出了一种面向对象的分布式并行虚拟平台CJPVM，它采用目前流行的中间件CORBA来实现，以JAVA为开发语言，目的在于支持异构环境下的并行计算，使其不受现在网络异构性的限制，为将来进一步能在Internet网上进行并行处理奠定基础。在第二章中，我们提出了CJPVM的基本框架；在第三章中，我们则详细介绍了CJPVM的系统消息处理以及监护进程；在第四章中，我们对CJPVM基于CORBA的消息传递机制的实现做了介绍；在第五章中，我们提出了一个动态负载均衡的任务调度算法；最后一章作了实验验证，总结了CJPVM的特点，并对以后的工作进行展望。
Massive scientific computation needs parallel computation. With the development of the computer technology and network technology, computer cluster based-network has been preferred rather than parallel machines when doing parallel computation. And at the same time, distribution, inter-operation and heterogeneity have become the features of today's network. In order to communicate between different nodes of network, we should get away the heterogeneity. To simplify the network programming and implement the software system based on the groupware, the distributed object has drawn the attention of people.
In this paper, we analyze the today's research situation and provide a Object-Oriented distributed parallel virtual platform——CJPVM, which employs popular middleware CORBA and uses JAVA language, aiming at supporting parallel computation in heterogeneous network and getting rid of the restriction of network heterogeneity and making the foundation of further parallel computation in Internet. In chapter 2, we provide the basic construction of CJPVM. In chapter 3, we describe the system message procession and the Daemon. In chapter 4, we introduce the CJPVM's message-passing model based on CORBA. In chapter 5, we provide a load-balanced task scheduling method. And finally, we verify the platform by experiments, summarize the features of the CJPVM and outlook the future work.
本文深入了解分析了分布式并行虚拟平台的研究现状，提出了一种面向对象的分布式并行虚拟平台CJPVM，它采用目前流行的中间件CORBA来实现，以JAVA为开发语言，目的在于支持异构环境下的并行计算，使其不受现在网络异构性的限制，为将来进一步能在Internet网上进行并行处理奠定基础。在第二章中，我们提出了CJPVM的基本框架；在第三章中，我们则详细介绍了CJPVM的系统消息处理以及监护进程；在第四章中，我们对CJPVM基于CORBA的消息传递机制的实现做了介绍；在第五章中，我们提出了一个动态负载均衡的任务调度算法；最后一章作了实验验证，总结了CJPVM的特点，并对以后的工作进行展望。
Massive scientific computation needs parallel computation. With the development of the computer technology and network technology, computer cluster based-network has been preferred rather than parallel machines when doing parallel computation. And at the same time, distribution, inter-operation and heterogeneity have become the features of today's network. In order to communicate between different nodes of network, we should get away the heterogeneity. To simplify the network programming and implement the software system based on the groupware, the distributed object has drawn the attention of people.
In this paper, we analyze the today's research situation and provide a Object-Oriented distributed parallel virtual platform——CJPVM, which employs popular middleware CORBA and uses JAVA language, aiming at supporting parallel computation in heterogeneous network and getting rid of the restriction of network heterogeneity and making the foundation of further parallel computation in Internet. In chapter 2, we provide the basic construction of CJPVM. In chapter 3, we describe the system message procession and the Daemon. In chapter 4, we introduce the CJPVM's message-passing model based on CORBA. In chapter 5, we provide a load-balanced task scheduling method. And finally, we verify the platform by experiments, summarize the features of the CJPVM and outlook the future work.
引文
[1] M.Flynn, Very High-Speed Computing System, Proc. IEEE, 54(1966),
1904-1909.
[2] 孙家昶，张林波，迟学斌，汪道柳，网络并行计算与分布式编程环境，科学出版社，1996
[3] Jack J.Dongarra, G.A.Geist, Robert Manchek, V.S.Sunderam, Integrated PVM Framewor Supports Heterogeneous Network Computing, http://citeseer.nj.nec.com/
[4] V.S.Sunderam, PVM: A Framework for Parallel Distributed Computing, http://citeseer.nj.nec.com/sunderam90pvm.html
[5] A.Befuelin, J.J.Dongarra, G.A.Geist, R.Manchek, and V.S.Sunderam, A Users' Guide to PVM Parallel Virtual Machine. Technical Report ORNL/Tm-11826, Oak Ridge National Laboratory, July 1991
[6] 陶志良，顾宏，石教英，PVM结构分析（1）——配置管理和处理机启动，计算机工程与应用，1996.4
[7] 宋哲，顾宏，石教英，PVM结构分析（2）——PVMD协议和数据管理，计算机工程与应用，1996.4
[8] 陈焰，潘志庚，石教英，PVM结构分析（3）——PVM监护进程与任务消息处理，计算机工程与应用，1996.4
[9] 蒋纯，潘志庚，石教英，PVM结构分析（4）——PVM消息机制，计算机工程与应用，1996.4
[10] W.Gropp, E.Lusk, A.Skjellum, Using MPI: Portable Parallel Programming with the Message-Passing Interface, MIT Press, 1994
[11] Flower J.Kolawa A, The express programming environment, Parasoft Corporation Report, July 1990
[12] Nenad Stankovic, KangZhang, An evaluation of Java implementations of message-passing,Software—Practice and Experience, 2000, 30 ,741-763
[13] Adam J.Ferrari, JPVM：Network Parallel Computing in Java, http://cs.virginia.edu/najf2j/jpvm.html
[14] Narebdar Yalamanchilli, William Cohen, Communication Performance of Java based Parallel Virtual Machines, http://cs.virginia.edu/najf2j/jpvm.html
[15] 胡宁，周笑波，杜鹏，谢立，并行支撑环境JavaPVM的研究及实现，计算机科学，1999，vol.26，No.6
[16] 温冬婵，王鼎兴，基于机群系统的C++语言并行化实现，计算机学报，vol.20，No.1，1997
[17] 杨延中，王为，田籁声，具有并发类库的C++，软件学报，Vol.9，No.6，1998
[18] 温冬婵，王鼎兴，张宁，CCPP:一个并发C++语言的设计与实现，软件学报，Vol.8，No.6，1997
[19] 陈家骏，赵建华，郑国梁，C++的一种并发方案，软件学报，Vol.9，No.8，1998
[20] 陆嘉，温冬婵，王鼎兴，郑健楠，一个基于机群系统的面向对象并行程序开发环境的研究与实现，Vol.36，No.7，1999
[21] 李毅，周明天，虞厥邦，基于PVM的C++对象分布并行机制的初步研究，软件学报 2001 Vol.12, No.2
[22] 卢凯，金士尧，SW_PVM：一个基于PVM的分布多线程通讯库，小型微型计算机系统 Vol.20, No.10 1999.10
[23] Alfred W.S.Loo, Chris Bloor, Parallel computing with Java and Internet/Intranet, Microcmputer Application, Vol. 18, No. 2, 1999
[24] OU Xin-ming, SHEN Jun, ZHENG Wei-min, Fast Message Passing for High Performance Computation in Workstation Clusters, Journal of Software Vol.12, No.3
[25] 刘博，彭德纯，林子禹，邓万涛，吴巍枫，PJVM：基于Java的面向对象分布并行处理系统，计算机研究与发展 Vol.35, No.6 1998.6
[26] Craig M.Chase, Alex L. Cheung, Anthony P.Reeves, Mark R.Smith, Paragon: A Parallel Programming Environment for Scientific
Applications Using Communication Structures, Journal of Parallel and Distributed Computing 16,79-91(1992)
[27] 鞠九滨，魏晓辉，徐高潮，尹玉，DPVM：支持任务迁移和排队的PVM，计算机学报 Vol.20, No.10 1997.10
[28] Markus Aleksy, Axel Korthaus, A CORBA-Based Object Group Service and a Join Service Providing a Transparent Solution for Parallel Programming, http://citeseer.nj.nec.com/336707.html
[29] 王晔，刘祁，王晨，张德富，基于分布式对象的高性能计算技术的探讨，计算机工程与应用, 2000.5
[30] M.Hobbs, A.Goscinski, The GENESIS parallelism management system employing concurrent process-creation services, Microprocessors and Microsystems, 24(2000), 415-427
[31] 莫则尧，李晓梅，工作站网络环境下的并行计算，计算机学报 Vol.20, No.6 1997.6
[32] S.White, A.Alund, V.S.Sunderam, Performance of the NAS Parallel Benchmarks on PVM-Based Networks, Journal of Parallel and Distributed Computing 26,61-71 (1995)
[33] P.Emerald Chung, Yennun Hong, Shalini Yajnik, Deron Liang, Joanne C.Shih, Chung-Yih Wang, Yi-Min Wang, DCOM and CORBA Side by Side, Step by Step, and Layer by Layer, http://citeseer.nj.nec.com/chung97dcom.html
[34] M.B.Juric，I.Rozman，M.Hericko，Performance comparison of CORBA and RMI，Information and Software Technology, 42 (2000): 915-933
[35] 王少锋，王克宏，Java分布式计算技术的分析与比较，计算机科学，Vol.27，No.1，2000
[36] S.D.Urban，Ling Fu，Jami J.Shan，The Implementation and Evaluation of the Use of CORBA in an Engineering Design Application，Software-Practice and Experience, 29(14)，1999: 1313-1338
[37] 黄铃，李陶深，基于CORBA的工程数据库查询处理系统体系结构的研究，计算机工程，Vol.27，No.7，2001.7
[38] 李静，李平均，李增智，利用Java实现基于CORBA的计算机网络管理，计算机工程与应用 2001.14
[39] 李天宁， 魏明亮， 谢立，CORBA3.0新特性的分析及评述，计算机工程与应用 2001.3
[40] 刘锦德，苏森，CORBA技术新发展，http://ybwen.home.chinaren.com/rmicorba
[41] CORBA Overview 2, http://www.infosys.tuwien.ac.at/Reseach/ Corba/
[42] 杨大军，张鸣，吕建，并发面向对象程序设计语言研究与进展，计算机研究与发展，Vol.35，No.9，Sep.1998
[43] 伍光胜，宋信忠，郑明辉，多线程技术及其应用的研究，计算机应用研究，2001，第一期，
[44] 陈华平，黄刘生，安虹，陈国良，并行分布计算中的任务调度及分类，计算机科学 2001Vol.28 No.1
[45] Herwig Unger, Thomas B, A Fuzzy Based Load Sharing Mechanism for Distributed Systems,
http://citeseer.nj.nec.com/unger98fuzzy.html
[46] O.Arndt, B.Freisleben, T.Kielmann, and F.Thilo, Dynamic Load Distribution with the Winner System, In Proc. Workshop Anwendungsbezogene Lastverteilung(ALV'98), pages77-88, Munich, Germany, 1998, Published as Technical Report TUM-I9806, SFB 342/01/98
[47] Keqin Li, Efficient Randomized Load Distribution For Tree Structured Distributed Computer Systems, Intern J.Computer Math, Vol.71, pp.21-34
[48] M.Hobbs, A.Goscinski, The Genesis parallelism management system employing concurrent process-creation services, Microprocessors and Microsystems 24 (2000) 415-427
[49] 肖侬，卢字彤，卢锡城，一个基于网络并行环境的动态负载分配算法，计算机研究与发展 Vol.36, No.2 1999.2
[50] 鞠九滨，王勇，调度PVM任务，计算机学报 Vol.20, No.5 1997.5
[51] 刘振英，方滨兴，胡铭曾，张毅，一个有效的动态负载平衡方法，软件学报 2001 Vol.12, No.4
[52] 张博，王纪成，周兴社，SPMD模式PVM任务均衡分配的研究与实现，计算机研究与实现 Vol.34 No.8 1997.8
[53] 陈华平，计永昶，陈国良，分布式动态平衡调度的一个通用模型，软件学报，Vol.9，No.1，1998
[54] 陈华平，黄刘生，陈国良，并行分布计算中的任务调度模型，计算机科学 1999 Vol.26 No.6
[55] 华锋，刘卫东，谢一清，多进程动态调度方法，计算机工程与应用 1999.12
[56] 胡志刚，唐小龙，钟掘，基于PVM的并行分布计算中的任务调度策略，计算机工程Vol.27 No.3, 2001.3
1904-1909.
[2] 孙家昶，张林波，迟学斌，汪道柳，网络并行计算与分布式编程环境，科学出版社，1996
[3] Jack J.Dongarra, G.A.Geist, Robert Manchek, V.S.Sunderam, Integrated PVM Framewor Supports Heterogeneous Network Computing, http://citeseer.nj.nec.com/
[4] V.S.Sunderam, PVM: A Framework for Parallel Distributed Computing, http://citeseer.nj.nec.com/sunderam90pvm.html
[5] A.Befuelin, J.J.Dongarra, G.A.Geist, R.Manchek, and V.S.Sunderam, A Users' Guide to PVM Parallel Virtual Machine. Technical Report ORNL/Tm-11826, Oak Ridge National Laboratory, July 1991
[6] 陶志良，顾宏，石教英，PVM结构分析（1）——配置管理和处理机启动，计算机工程与应用，1996.4
[7] 宋哲，顾宏，石教英，PVM结构分析（2）——PVMD协议和数据管理，计算机工程与应用，1996.4
[8] 陈焰，潘志庚，石教英，PVM结构分析（3）——PVM监护进程与任务消息处理，计算机工程与应用，1996.4
[9] 蒋纯，潘志庚，石教英，PVM结构分析（4）——PVM消息机制，计算机工程与应用，1996.4
[10] W.Gropp, E.Lusk, A.Skjellum, Using MPI: Portable Parallel Programming with the Message-Passing Interface, MIT Press, 1994
[11] Flower J.Kolawa A, The express programming environment, Parasoft Corporation Report, July 1990
[12] Nenad Stankovic, KangZhang, An evaluation of Java implementations of message-passing,Software—Practice and Experience, 2000, 30 ,741-763
[13] Adam J.Ferrari, JPVM：Network Parallel Computing in Java, http://cs.virginia.edu/najf2j/jpvm.html
[14] Narebdar Yalamanchilli, William Cohen, Communication Performance of Java based Parallel Virtual Machines, http://cs.virginia.edu/najf2j/jpvm.html
[15] 胡宁，周笑波，杜鹏，谢立，并行支撑环境JavaPVM的研究及实现，计算机科学，1999，vol.26，No.6
[16] 温冬婵，王鼎兴，基于机群系统的C++语言并行化实现，计算机学报，vol.20，No.1，1997
[17] 杨延中，王为，田籁声，具有并发类库的C++，软件学报，Vol.9，No.6，1998
[18] 温冬婵，王鼎兴，张宁，CCPP:一个并发C++语言的设计与实现，软件学报，Vol.8，No.6，1997
[19] 陈家骏，赵建华，郑国梁，C++的一种并发方案，软件学报，Vol.9，No.8，1998
[20] 陆嘉，温冬婵，王鼎兴，郑健楠，一个基于机群系统的面向对象并行程序开发环境的研究与实现，Vol.36，No.7，1999
[21] 李毅，周明天，虞厥邦，基于PVM的C++对象分布并行机制的初步研究，软件学报 2001 Vol.12, No.2
[22] 卢凯，金士尧，SW_PVM：一个基于PVM的分布多线程通讯库，小型微型计算机系统 Vol.20, No.10 1999.10
[23] Alfred W.S.Loo, Chris Bloor, Parallel computing with Java and Internet/Intranet, Microcmputer Application, Vol. 18, No. 2, 1999
[24] OU Xin-ming, SHEN Jun, ZHENG Wei-min, Fast Message Passing for High Performance Computation in Workstation Clusters, Journal of Software Vol.12, No.3
[25] 刘博，彭德纯，林子禹，邓万涛，吴巍枫，PJVM：基于Java的面向对象分布并行处理系统，计算机研究与发展 Vol.35, No.6 1998.6
[26] Craig M.Chase, Alex L. Cheung, Anthony P.Reeves, Mark R.Smith, Paragon: A Parallel Programming Environment for Scientific
Applications Using Communication Structures, Journal of Parallel and Distributed Computing 16,79-91(1992)
[27] 鞠九滨，魏晓辉，徐高潮，尹玉，DPVM：支持任务迁移和排队的PVM，计算机学报 Vol.20, No.10 1997.10
[28] Markus Aleksy, Axel Korthaus, A CORBA-Based Object Group Service and a Join Service Providing a Transparent Solution for Parallel Programming, http://citeseer.nj.nec.com/336707.html
[29] 王晔，刘祁，王晨，张德富，基于分布式对象的高性能计算技术的探讨，计算机工程与应用, 2000.5
[30] M.Hobbs, A.Goscinski, The GENESIS parallelism management system employing concurrent process-creation services, Microprocessors and Microsystems, 24(2000), 415-427
[31] 莫则尧，李晓梅，工作站网络环境下的并行计算，计算机学报 Vol.20, No.6 1997.6
[32] S.White, A.Alund, V.S.Sunderam, Performance of the NAS Parallel Benchmarks on PVM-Based Networks, Journal of Parallel and Distributed Computing 26,61-71 (1995)
[33] P.Emerald Chung, Yennun Hong, Shalini Yajnik, Deron Liang, Joanne C.Shih, Chung-Yih Wang, Yi-Min Wang, DCOM and CORBA Side by Side, Step by Step, and Layer by Layer, http://citeseer.nj.nec.com/chung97dcom.html
[34] M.B.Juric，I.Rozman，M.Hericko，Performance comparison of CORBA and RMI，Information and Software Technology, 42 (2000): 915-933
[35] 王少锋，王克宏，Java分布式计算技术的分析与比较，计算机科学，Vol.27，No.1，2000
[36] S.D.Urban，Ling Fu，Jami J.Shan，The Implementation and Evaluation of the Use of CORBA in an Engineering Design Application，Software-Practice and Experience, 29(14)，1999: 1313-1338
[37] 黄铃，李陶深，基于CORBA的工程数据库查询处理系统体系结构的研究，计算机工程，Vol.27，No.7，2001.7
[38] 李静，李平均，李增智，利用Java实现基于CORBA的计算机网络管理，计算机工程与应用 2001.14
[39] 李天宁， 魏明亮， 谢立，CORBA3.0新特性的分析及评述，计算机工程与应用 2001.3
[40] 刘锦德，苏森，CORBA技术新发展，http://ybwen.home.chinaren.com/rmicorba
[41] CORBA Overview 2, http://www.infosys.tuwien.ac.at/Reseach/ Corba/
[42] 杨大军，张鸣，吕建，并发面向对象程序设计语言研究与进展，计算机研究与发展，Vol.35，No.9，Sep.1998
[43] 伍光胜，宋信忠，郑明辉，多线程技术及其应用的研究，计算机应用研究，2001，第一期，
[44] 陈华平，黄刘生，安虹，陈国良，并行分布计算中的任务调度及分类，计算机科学 2001Vol.28 No.1
[45] Herwig Unger, Thomas B, A Fuzzy Based Load Sharing Mechanism for Distributed Systems,
http://citeseer.nj.nec.com/unger98fuzzy.html
[46] O.Arndt, B.Freisleben, T.Kielmann, and F.Thilo, Dynamic Load Distribution with the Winner System, In Proc. Workshop Anwendungsbezogene Lastverteilung(ALV'98), pages77-88, Munich, Germany, 1998, Published as Technical Report TUM-I9806, SFB 342/01/98
[47] Keqin Li, Efficient Randomized Load Distribution For Tree Structured Distributed Computer Systems, Intern J.Computer Math, Vol.71, pp.21-34
[48] M.Hobbs, A.Goscinski, The Genesis parallelism management system employing concurrent process-creation services, Microprocessors and Microsystems 24 (2000) 415-427
[49] 肖侬，卢字彤，卢锡城，一个基于网络并行环境的动态负载分配算法，计算机研究与发展 Vol.36, No.2 1999.2
[50] 鞠九滨，王勇，调度PVM任务，计算机学报 Vol.20, No.5 1997.5
[51] 刘振英，方滨兴，胡铭曾，张毅，一个有效的动态负载平衡方法，软件学报 2001 Vol.12, No.4
[52] 张博，王纪成，周兴社，SPMD模式PVM任务均衡分配的研究与实现，计算机研究与实现 Vol.34 No.8 1997.8
[53] 陈华平，计永昶，陈国良，分布式动态平衡调度的一个通用模型，软件学报，Vol.9，No.1，1998
[54] 陈华平，黄刘生，陈国良，并行分布计算中的任务调度模型，计算机科学 1999 Vol.26 No.6
[55] 华锋，刘卫东，谢一清，多进程动态调度方法，计算机工程与应用 1999.12
[56] 胡志刚，唐小龙，钟掘，基于PVM的并行分布计算中的任务调度策略，计算机工程Vol.27 No.3, 2001.3
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