[發明專利]基于國產化計算機集群的并行計算系統及方法

在審

• 申請號: 201810383916.8
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108595368A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 郭申;張力;張智勇
• 申請（專利權）人: 北京計算機技術及應用研究所
• 主分類號: G06F15/16
• 分類號: G06F15/16;G06F9/38
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 張然

1.一種基于國產化計算機集群的并行計算系統，其特征在于，包括：控制結點、交換機以及多個計算結點，每個計算結點包括多個計算核心，控制結點包括主控制結點以及備用控制結點；多個計算結點中包括一個主計算結點；在控制結點以及多個計算結點適配安裝國產化銀河麒麟操作系統；

控制節點用于接收用戶提交的作業，設作業可分割并行的任務總量為m，根據作業的需求，確定所需的計算節點數量N和計算核心數量n；控制節點還通過交換機將作業分發到N個計算節點，由n個計算核心進行并行計算，每個計算核心負責計算m/n個計算任務，待n個計算核心全部完成計算后，將n個計算中間結果通過交換機傳送到一個主計算節點進行匯總；

主控制結點以及備用控制結點同時管理監控集群計算節點的狀態，以及作業的運行情況，當主控制節點軟件故障或者硬件宕機，備用節點內接管主控制節點的工作。

2.如權利要求1所述的基于國產化計算機集群的并行計算系統，其特征在于，控制結點以及多個計算結點的CPU為國產化CPU飛騰1500A。

3.如權利要求1所述的基于國產化計算機集群的并行計算系統，其特征在于，控制節點構建有基于先入先出優先級的作業緩沖隊列，在控制節點一次性批量提交多個作業后，判斷集群中空閑狀態計算節點數量與計算核心數量是否滿足作業的需求，若滿足需求，則作業分發到計算節點進行計算，否則將此作業放入作業緩沖隊列進行排隊；當一個作業計算完畢后，控制節點向用戶輸出此作業的計算結果，并從作業緩沖隊列中取出下一個作業，分發到計算節點進行計算。

4.如權利要求1所述的基于國產化計算機集群的并行計算系統，其特征在于，多個計算結點之間采用以太網通訊方式，每個計算節點的核心只能訪問本地的內存，節點間需要網絡傳輸進行通信；對于單個結點的多個計算核心采用共享內存的工作方式。

5.如權利要求1所述的基于國產化計算機集群的并行計算系統，其特征在于，控制節點還監控各個計算節點的CPU、內存、磁盤IO以及網絡的負載情況。

6.如權利要求1所述的基于國產化計算機集群的并行計算系統，其特征在于，控制節點還監控正在運行作業的運行時間、運行狀態以及作業緩沖隊列中的作業排隊情況。

7.一種基于國產化計算機集群的并行計算方法，其特征在于，包括：設置一控制節點，用于接收用戶提交的作業，設作業可分割并行的任務總量為m，根據作業的需求，確定所需的計算節點數量N和計算核心數量n；將作業分發到N個計算節點，由n個計算核心進行并行計算，每個計算核心負責計算m/n個計算任務，待n個計算核心全部完成計算后，將n個計算中間結果通過交換機傳送到一個主計算節點進行匯總；

將控制結點分為主控制結點以及備用控制結點，使得主控制結點以及備用控制結點同時管理監控集群計算節點的狀態，以及作業的運行情況，當主控制節點軟件故障或者硬件宕機，備用節點內接管主控制節點的工作；

在控制結點以及多個計算結點適配安裝國產化銀河麒麟操作系統。

8.如權利要求7所述的基于國產化計算機集群的并行計算方法，其特征在于，還包括驗證集群的并行計算能力的方法，

首先選定一個主計算節點，設并行計算核心為n，給定矩陣A和B，其中矩陣A的尺寸為m×p，矩陣B的尺寸為p×q，矩陣C＝A×B，一個計算核心負責矩陣數量A(m/n)行與矩陣B的數量q列的乘積求和運算，待全部n個計算核心運算完畢后，將n個計算結果在主計算節點進行匯總，得到最終的計算結果，將并行計算結果與單核串行計算結果進行誤差平方和校驗，以驗證并行計算結果的正確性，并通過統計計算運行時間的方式，得到并行計算的加速比。

9.如權利要求7所述的基于國產化計算機集群的并行計算方法，其特征在于，控制結點以及多個計算結點的CPU為國產化CPU飛騰1500A。