单一系统映像的集群系统架构及关键技术研究

摘要

目前高性能计算机和高性能服务器已逐渐使用大规模集群结构.为集群系统提供单一系统映像的支持成为当前集群技术研究的重点.对单一系统映像的集群系统架构及其关键技术进行研究至关重要.为了解决传统单机Linux程序移植到集群环境的困难,提出集群网络服务器单一系统映像系统架构,称为Glosim(Global System Image)集群系统.该系统实现在操作系统内核层,通过修改与IPC对象、进程信号相关的系统调用,集群内部节点相互协作,统一调度,支持全局IPC对象和全局工作进程,透明地从系统底层对上层应用程序提供SSI服务,在Linux 2.4.18内核上实现了集群系统的高性能单一系统映像.Glosim集群系统包括全局IPC和全局工作进程两大部分:(1)全局IPC借鉴DSM系统的实现思想及方法,针对IPC对象的特点,通过全局IPC系统软件对整个集群系统提供全局IPC支持,包括维护消息队列、共享内存及信号灯的全局一致性.(2)全局工作进程实现在操作系统内核层,通过修改与进程信号相关的系统调用,集群内部节点相互协作,统一调度,支持全局工作进程,透明地从系统低层对各工作进程提供SSI服务,从而使不同节点上的工作进程之间可以透明进行交互通信.通过相应的功能测试与性能测试,并给出基于Glosim系统的应用实例——可扩展BBS集群服务器,充分表明Glosim集群系统的可用性、高性能以及稳定性.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3 BlueGrid集群系统

1.4本文的内容与组织

2Glosim集群系统的设计

2.1概述

2.2全局IPC相关研究

2.3全局工作进程相关研究

2.4 Glosim集群系统总体结构

2.5 Glosim集群系统关键技术

2.6 Glosim集群系统实现框架

2.7小结

3Glosim集群系统的实现

3.1概述

3.2 Glosim全局IPC机制的工作原理

3.2.1 全局IPC机制概述

3.2.2系统整体框架

3.2 .3Glosimd进程的创建

3.2 .4数据及信息传输方式

3.2.5 创建IPC结构

3.2 .6去除IPC结构

3.2.7 删除IPC结构

3.2.8 系统调用

3.2.9 共享内存

3.3 Glosim全局IPC机制的实现细节

3.4 Glosim全局工作进程机制的工作原理

3.5 Glosim全局工作进程机制的实现细节

3.6小结

4Glosim集群系统测试分析

4.1 Glosim集群系统功能测试

4.2 Glosim集群系统性能测试

4.3集群系统实时IPC模型

4.4小结

5Glosim集群系统应用实例

5.1概述

5.2系统设计与架构

5.3系统性能测试

5.4结论

结束语

致谢

参考文献

附录1(攻读学位期间发表论文目录)

附录2(攻读学位期间申请专利目录)