基于嵌入式多处理器Metis框架的研究

摘要

嵌入式平台上的并行计算已经越来越热门了，单核处理器再也不能满足应用上的需求。多核处理器的广泛应用促进了嵌入式并行计算的发展，涌现出许多并行开发的技术如MPI、OpenMP等核间通信技术。基于MapReduce编程模型的并行计算软件框架在计算机领域里百花齐放，如Spark、Hadoop、Metis和Phoenix等。Spark和Hadoop一般都是用于PC机集群，并没有用于嵌入式平台上的集群。Metis是在Phoenix基础上改进的基于MapReduce编程框架，这两个框架比前两个框架在资源上的消耗更小，所以适合用于嵌入式平台上的并行计算。Metis和Phoenix都是基于共享内存的编程模型，所以它们只支持节点内部的核间通信。
　　本文对基于MapReduce编程模型Metis框架进行了研究，为了使Metis并行计算框架能够在嵌入式平台上实现节点的集群，设计了以Metis为核心执行MapReduce任务，MPI进行节点之间的通信，即MPI+Metis并行计算框架。通过Metis标准测试集评估测试MPI+Metis和MPI+Phoenix框架性能的差异。论文的最后，通过搜集嵌入式集群节点的CPU和内存的使用率评估节点的负载状况。
　　最后，通过WordCount、LinearRegression分别测试MPI+Metis框架和MPI+Phoenix框架，表明Metis框架在数据处理过程比Phoenix更加有效。并通过测试多个嵌入式节点的集群上的CPU使用率和内存使用率，表明数据量越大的应用，CPU使用率和内存使用率处于高峰的时间越长，但通过多个节点的集群可以降低系统负载。

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1第一章 绪论

1.1嵌入式云计算的发展趋势

1.2多核开发所带来的问题

1.3本文主要研究内容和创新点

1.4论文的组织结构

1.5本章小结

2第二章 嵌入式多核平台并行开发技术

2.1引言

2.2 MPI消息传递接口

2.3 OpenMP技术介绍

2.4多核编程存在的主要问题

2.5本章小结

3第三章 基于MapReduce模型Metis框架的研究

3.1基于共享内存的MapReduce模型框架

3.2 Metis模型架构分析

3.3 Metis和Phoenix的比较

3.4本章小结

4第四章 基于MPI+Metis框架的设计与实现

4.1引言

4.2 MPI+Metis架构分析

4.3基于MPI+Metis框架的性能测试与分析

4.4本章小结

5第五章 基于Metis架构的嵌入式系统集群的性能评估

5.1嵌入式多处理器性能监控

5.2 Slurm资源管理和作业调度

5.3系统性能参数

5.4嵌入式节点集群监控测试分析

5.5本章小结

6第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

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