分布式并行计算模型（DPCM）的设计与实现

摘要

随着网络带宽和计算机性价比的不断提高，实验室、企业及政府等机构中联网的PC越来越多，但它们的CPU利用率很低，平均不到10％。这些PC中蕴藏着巨大的计算能力，如果能充分挖掘利用这些潜力，不仅可以提高计算机的利用率，而且可以大大提高现有计算机的整体计算能力，从而使企业降低IT成本，提高竞争力。分布式与并行计算是充分利用这些计算机资源的一个很好的解决方案，同时由于大型并行处理机昂贵并且复杂，所以近年来简便经济的网络并行计算受到研究者越来越多的关注。 本文以充分利用局域网中大量空闲计算资源，提高局域网整体计算能力为出发点，借鉴SUNRPC实现和并行程序设计的思想，同时结合TCP/IP网络互联技术、多线程、对象序列化及负载平衡等技术构造了DPCM-分布式与并行计算模型，本文首先分析了SUNRPC的实现机理，然后详细介绍了组成该模型的几个模块的实现，最后制定几个测试方案对该模型进行了较全面的测试。 该模型具有较好的模块性、可扩展性和易用性。模块性简化了模型的升级和维护，提高了模型中各模块的可重用性；可扩展性使该模型能与实验室的其它研究成果很好地融合；易用性减轻了使用该模型的用户的负担。从性能测试的结果可以看出，该模块具有较高的分布式和并行处理能力，能很好地挖掘和利用局域网中的空闲计算资源，加入动态负载平衡功能后，在计算资源极不均匀分布的情况下，该模块也能使局域网中的资源的使用趋于合理化。同时该模型的实现为实验室其它分布式应用奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

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引 言

1相关理论及技术

1.1分布式系统的定义及特点

1.2主要的分布式计算技术

1.2.1中间件技术

1.2.2网格技术

1.2.3移动Agent技术

1.2.4 P2P技术

1.2.5 Web Service技术

1.3 Globus与DPCM模型对比

2 CLIENT/SERVER模型下SUN RPC的实现机制

2.1 RPC概述

2.1.1 RPC基本概念

2.1.2 RPC的种类

2.2 SUN RPC程序使用简要说明

2.3 RPC通信中客户和服务器之间的交互关系

2.4 SUN RPC的实现流程

2.4.1整个RPC调用的描述

2.4.2整个RPC调用的关系图

2.4.3端口映射器(portmapper)的算法

2.4.4端口映射器程序动作转换图

2.4.5 RPC服务器动作转换图

2.4.6客户端的RPC动作转换图

3 DPCM模型的实现

3.1系统实现目标及总体结构

3.1.1系统的实现目标

3.1.2模型的总体结构

3.1.3模型实现功能模块的划分

3.2对象序列化的实现

3.2.1参数的列集(散集)

3.2.2参数列集(散集)的总体结构

3.2.3基本类型列集(散集)的实现

3.2.4复杂对象列集(散集)的实现

3.2.5 STL标准容器的列集(散集)

3.3底层RPC接口的实现

3.4客户端和服务器“桩”的实现

3.4.1客户端“桩”的接口

3.4.2客户端“桩”的实现

3.4.3共享和并发的实现

3.4.4服务器“桩”类的实现

3.4.5处理多重继承的情况

3.5异常处理

3.6命名(Naming)服务的实现

3.6.1命名服务接口

3.6.2负载平衡功能

3.6.3负载指标

3.6.4负载信息的获取及负载指标的计算

3.6.5负载平衡在DPCM中的使用

3.7桩产生器的指示符

4模型的测试及性能分析

4.1测试平台

4.2测试算法

4.2.1并行程序的编写过程

4.2.2测试算法分析

4.3测试结果

4.3.1测试方案一

4.3.2测试方案二

4.3.3测试方案三

4.4测试结论

结 论

参考文献

附录A DPCM部分实现代码

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢