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MapReduce:新型的分布式并行计算编程模型 被引量:113
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作者 李成华 张新访 +1 位作者 金海 向文 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2011年第3期129-135,共7页
MapReduce是Google提出的分布式并行计算编程模型,用于大规模数据的并行处理。Ma-pReduce模型受函数式编程语言的启发,将大规模数据处理作业拆分成若干个可独立运行的Map任务,分配到不同的机器上去执行,生成某种格式的中间文件,再由若干... MapReduce是Google提出的分布式并行计算编程模型,用于大规模数据的并行处理。Ma-pReduce模型受函数式编程语言的启发,将大规模数据处理作业拆分成若干个可独立运行的Map任务,分配到不同的机器上去执行,生成某种格式的中间文件,再由若干个Reduce任务合并这些中间文件获得最后的输出文件。用户在使用MapReduce模型进行大规模数据处理时,可以将主要精力放在如何编写Map和Reduce函数上,其它并行计算中的复杂问题诸如分布式文件系统、工作调度、容错、机器间通信等都交给MapReduce系统处理,在很大程度上降低了整个编程难度。MapReduce日益成为云计算平台的主流编程模型。Apache Hadoop项目提供开源的MapReduce系统还有待进一步完善。 展开更多
关键词 mapreduce 并行计算编程模型 计算
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基于MapReduce的CME参数识别模型并行计算技术 被引量:3
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作者 杨世通 蔡燕霞 +1 位作者 鲁国瑞 王晶晶 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期169-175,共7页
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)参数识别模型是太阳风预报过程的重要组成部分.在空间环境预报业务中,为提高太阳风预报的准确率,需要提高CME参数识别的精度.模型以计算任务串行的方式运行,运算效率低导致模型运算时间长,不能... 日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)参数识别模型是太阳风预报过程的重要组成部分.在空间环境预报业务中,为提高太阳风预报的准确率,需要提高CME参数识别的精度.模型以计算任务串行的方式运行,运算效率低导致模型运算时间长,不能满足这种需求.CME参数识别模型的物理运算过程相互不独立,其在单节点上的运行方式不能满足并行化要求.基于MapReduce的并行计算框架,改进了CME参数识别模型的计算流程,提出CDMR(CME detection under MapReduce)方法,实现了CME参数识别模型的并行计算,并对比分析CME参数识别模型在串行计算和MapReduce并行计算下的运行时间,提高了模型的识别精度和计算效率. 展开更多
关键词 CME参数识别模型 mapreduce 并行计算效率
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基于GPU-Hadoop的并行计算框架研究与实现 被引量:11
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作者 张凯 秦勃 刘其成 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第8期2548-2550,2556,共4页
针对原生的Hadoop云平台处理海洋环境信息可视化效率不高的问题,提出了一种GPU嵌入Hadoop云平台的并行计算框架。该框架以原生Hadoop为基础,GPU并行计算与MapReduce相结合,实现了高效的海洋流场可视化和特征可视化。实验结果表明,提出... 针对原生的Hadoop云平台处理海洋环境信息可视化效率不高的问题,提出了一种GPU嵌入Hadoop云平台的并行计算框架。该框架以原生Hadoop为基础,GPU并行计算与MapReduce相结合,实现了高效的海洋流场可视化和特征可视化。实验结果表明,提出的并行计算框架在处理数据密集型和计算密集型的海洋数据的效率上优于原生的Hadoop云平台,可达到6~8倍的加速比。因此,提出的云平台框架可以有效提高海洋信息可视化的计算效率,对我国海洋事业的信息可视化发展具有重要的推动作用。 展开更多
关键词 计算 图形处理器 并行计算 HADOOP 海洋流场可视化 mapreduce
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JASMIN框架中联邦并行计算及其在多物理耦合中的应用 被引量:5
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作者 张爱清 莫则尧 +2 位作者 曹小林 安恒斌 郭红 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2013年第1期15-23,共9页
多物理耦合是一类普遍的复杂应用问题。并行计算时,在充分考虑各个物理过程的基础上,还需要在不同物理过程之间建立数据依赖关系并交换物理量值。这无论对并行算法设计,还是对并行编程实现来说,均具有较大的难度。JASMIN框架提供联邦计... 多物理耦合是一类普遍的复杂应用问题。并行计算时,在充分考虑各个物理过程的基础上,还需要在不同物理过程之间建立数据依赖关系并交换物理量值。这无论对并行算法设计,还是对并行编程实现来说,均具有较大的难度。JASMIN框架提供联邦计算功能,很好地封装和实现了单层结构网格上的多物理耦合并行计算。该功能实际应用于激光聚变和地球系统模式等领域,支撑研发了多个应用程序,可以有效使用成千上万个处理器核进行数值模拟。 展开更多
关键词 多物理 并行计算 JASMIN框架
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JASMIN框架中多块结构网格拼接并行计算及其应用 被引量:12
5
作者 郭红 莫则尧 张爱清 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期69-74,共6页
基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封... 基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,提供了规范接口,能够支撑用户简便地实现多块结构网格拼接并行计算。数值测试表明,该模块具有很好的并行性能,可以支撑应用程序扩展到上千核。 展开更多
关键词 多块结构网格 并行计算 JASMIN框架
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基于JASMIN框架的抛物方程有限差分解法并行计算及其应用 被引量:3
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作者 张青洪 廖成 +3 位作者 李瀚宇 周海京 刘强 盛楠 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期169-175,共7页
抛物方程有限差分解法的网格步长严格受波长限制,在求解城市小区电波传播问题时,计算速度明显变慢,为此,基于JASMIN框架研究了抛物方程有限差分解法的并行方法,通过将同一步进面划分成多个网格片,并分配到不同的处理器进行运算,实现了... 抛物方程有限差分解法的网格步长严格受波长限制,在求解城市小区电波传播问题时,计算速度明显变慢,为此,基于JASMIN框架研究了抛物方程有限差分解法的并行方法,通过将同一步进面划分成多个网格片,并分配到不同的处理器进行运算,实现了抛物方程有限差分解法的并行计算。与解析解的对比验证了并行程序的正确性,同时通过实例分析了并行程序的高效性,算例表明,抛物方程有限差分解法的求解效率得到了有效的提高。最后,模拟和分析了某一电信基站天线在包含9栋规则建筑物的城市小区环境中的电磁特性,结果表明,该方法能够得到基站在空间各处的信号覆盖强弱,可以为基站选址提供参考。 展开更多
关键词 抛物方程 有限差分解法 JASMIN框架 并行计算 城市小区
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考虑楼板作用的钢筋混凝土框架有限元模型及并行计算效率 被引量:8
7
作者 王洪涛 谢礼立 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2009年第1期63-69,共7页
对于钢筋混凝土框架,考虑楼板与梁的协同作用可以更充分地体现结构静动力性能。本文首先采用分层壳单元模拟楼板,通过刚臂耦合梁板,建立了可以较好模拟梁板协同工作的框架结构有限元模型,并与其它3种采用简化假定的模型进行了比较。为... 对于钢筋混凝土框架,考虑楼板与梁的协同作用可以更充分地体现结构静动力性能。本文首先采用分层壳单元模拟楼板,通过刚臂耦合梁板,建立了可以较好模拟梁板协同工作的框架结构有限元模型,并与其它3种采用简化假定的模型进行了比较。为了控制这种模型的分析误差,必须将梁、板划分为较小单元,所以需要耗费大量的计算机内存和时间。为此,比较分析了采用集群并行计算与普通串行计算的求解时间,结果说明对于中等到较大的框架模型,集群计算均可以大量减少计算时间。 展开更多
关键词 并行计算 集群 梁板 钢筋混凝土框架
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一个层次式面向对象并行计算框架的设计 被引量:1
8
作者 李英军 吕建 +1 位作者 于大川 马晓星 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第8期113-114,共2页
本文讨论了一个层次式并行应用软件开发框架的设计思想 ,将并行计算底层细节进行逐级抽象 ,采用面向对象封装与继承机制 ,为科学计算领域提供了快速原型实验和应用开发环境 .该框架的层次结构使之成为独立于体系结构的并行开发环境 。
关键词 应用框架 并行计算 面向对象 软件开发
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基于MapReduce框架的并行蚁群优化聚类算法 被引量:2
9
作者 凌海峰 刘超超 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期168-173,共6页
传统蚁群优化聚类算法在处理大规模数据时存在内存不足,不能体现蚁群算法的并行优势,无法处理分布式数据等问题。为此,提出一种并行蚁群优化聚类算法。通过借鉴搜索空间复制和搜索空间分块的思想,解决大数据处理问题,逐行读取信息素和数... 传统蚁群优化聚类算法在处理大规模数据时存在内存不足,不能体现蚁群算法的并行优势,无法处理分布式数据等问题。为此,提出一种并行蚁群优化聚类算法。通过借鉴搜索空间复制和搜索空间分块的思想,解决大数据处理问题,逐行读取信息素和数据,避免当数据规模过大时,将信息素一次性读入而造成内存不足的风险。实验结果表明,该算法在处理大规模数据时具有较好的可扩展性和较高的加速比。 展开更多
关键词 大数据 mapreduce计算框架 聚类算法 蚁群 并行算法
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支持多种并行计算模型的面向对象框架研究 被引量:1
10
作者 吕建 陆陪 于大川 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第3期270-276,共7页
为了支持并行程序设计,几乎所有的程序设计语言均通过提供并行与同步通信机制来支持某一高级并行计算模型,如Ada语言的任务与会合机制以及Java语言的线程和同步方法.显然,这样的程序设计语言仅能支持一种高级并行计算模型.... 为了支持并行程序设计,几乎所有的程序设计语言均通过提供并行与同步通信机制来支持某一高级并行计算模型,如Ada语言的任务与会合机制以及Java语言的线程和同步方法.显然,这样的程序设计语言仅能支持一种高级并行计算模型.尽管单模型的途径对某些应用来说简单而有效,但由于现实世界中的问题往往较为繁杂而难以完全用单一模型来解决.文章采用面向对象的语言机制和框架技术来解决此问题.通过分析现有各种语言中高级并行计算模型的共性,提出了若干新的面向对象语言机制.以此为基础,提出了并行面向对象框架的概念,并讨论用其表达和使用高级并行计算模型的方法.结果是,可在某种意义下将高级并行计算模型从语言中分离出来,而单一语言可由多个并行框架加以支撑,从而使得在单一面向对象语言中支持多种高级并行计算模型成为可能. 展开更多
关键词 并行计算模型 面向对象 并行框架 并行程序设计
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基于分布式对象的并行计算框架(英文) 被引量:1
11
作者 李国东 张德富 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期342-353,共12页
在为工作站机群构造并行软件的过程中,计算特征和组成特征非常重要.但是,由于缺乏有效的支撑环境,当今的分布式并行计算软件系统效率低下,这在计算特征方面尤为明显.提出一个基于分布式对象的并行计算框架,目的在于保证高效的并行计算开... 在为工作站机群构造并行软件的过程中,计算特征和组成特征非常重要.但是,由于缺乏有效的支撑环境,当今的分布式并行计算软件系统效率低下,这在计算特征方面尤为明显.提出一个基于分布式对象的并行计算框架,目的在于保证高效的并行计算开发,提供封装和复用并行程序的机制,并保证系统的动态平衡和容错性.框架是4层模型,包括对象组层和移动对象层.实验结果证明了方案的有效性. 展开更多
关键词 分布式对象 移动对象 并行计算 工作站机群 框架 并行软件 软件开发
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钢筋混凝土框架结构计算机仿真与并行计算
12
作者 王洪涛 谢礼立 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2006年第3期14-20,共7页
介绍了钢筋混凝土框架结构计算机仿真和并行计算的研究现状。数值仿真主要采用有限元、离散元等数学物理模型,而可视化技术及图形仿真基于图形学和图像处理技术,是驾驭计算过程及理解大体积数据的唯一有效途径。有限元并行计算有SBS、EB... 介绍了钢筋混凝土框架结构计算机仿真和并行计算的研究现状。数值仿真主要采用有限元、离散元等数学物理模型,而可视化技术及图形仿真基于图形学和图像处理技术,是驾驭计算过程及理解大体积数据的唯一有效途径。有限元并行计算有SBS、EBE两种策略,非线性求解有直接与迭代解法,动力时程分析有显式、隐式和精细时程积分法。最后介绍了并行计算在钢筋混凝土结构分析中的应用。 展开更多
关键词 钢筋混凝土框架 仿真 并行计算
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基于分布式数据集的并行计算框架内存优化方法 被引量:9
13
作者 夏立斌 刘晓宇 +1 位作者 姜晓巍 孙功星 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期43-51,共9页
随着科学计算和人工智能技术的快速发展,分布式环境下的并行计算已成为解决大规模理论计算和数据处理问题的重要手段。内存容量的提高以及迭代算法的广泛应用,使得以Spark为代表的内存计算技术愈发成熟。但是,当前主流的分布式内存模型... 随着科学计算和人工智能技术的快速发展,分布式环境下的并行计算已成为解决大规模理论计算和数据处理问题的重要手段。内存容量的提高以及迭代算法的广泛应用,使得以Spark为代表的内存计算技术愈发成熟。但是,当前主流的分布式内存模型和计算框架难以兼顾易用性和计算性能,并且在数据格式定义、内存分配、内存使用效率等方面存在不足。提出一种基于分布式数据集的并行计算方法,分别从模型理论和系统开销两个角度对内存计算进行优化。在理论上,通过对计算过程进行建模分析,以解决Spark在科学计算环境下表达能力不足的问题,同时给出计算框架的开销模型,为后续性能优化提供支持。在系统上,提出一种框架级的内存优化方法,该方法主要包括对跨语言分布式内存数据集的重构、分布式共享内存的管理、消息传递过程的优化等模块。实验结果表明,基于该优化方法实现的并行计算框架可以显著提升数据集的内存分配效率,减少序列化/反序列化开销,缓解内存占用压力,应用测试的执行时间相比Spark减少了69%~92%。 展开更多
关键词 内存计算 并行计算 内存优化 Spark框架 消息传递接口
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基于MapReduce并行化计算的大数据聚类算法 被引量:21
14
作者 张文杰 蒋烈辉 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2020年第1期53-56,共4页
面对大数据规模庞大且计算复杂等问题,基于MapReduce框架采用两阶段渐进式的聚类思想,提出了改进的K-means并行化计算的大数据聚类方法。第一阶段,该算法通过Canopy算法初始化划分聚类中心,从而迅速获取粗精度的聚类中心点;第二阶段,基... 面对大数据规模庞大且计算复杂等问题,基于MapReduce框架采用两阶段渐进式的聚类思想,提出了改进的K-means并行化计算的大数据聚类方法。第一阶段,该算法通过Canopy算法初始化划分聚类中心,从而迅速获取粗精度的聚类中心点;第二阶段,基于MapReduce框架提出了并行化计算方案,使每个数据点围绕其邻近的Canopy中心进行细化的聚类或合并,从而对大数据实现快速、准确地聚类分析。在MapReduce并行框架上进行算法验证,实验结果表明,所提算法能够有效地提升并行计算效率,减少计算时间,并提升大数据的聚类精度。 展开更多
关键词 大数据 mapreduce 并行计算 数据聚类
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结合MapReduce框架的离群因子检测算法
15
作者 徐树奎 张煜 +2 位作者 李海霞 常海艳 张和伟 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第11期128-132,共5页
离群因子检测目的是检测与大部分其他对象显著不同的数据对象。近年来,在某些分组计算应用场景下,数据量十分巨大,现有算法采用的欧氏距离计算开销不断增大,存在两个较有挑战性问题:1)组间数据对象数量十分巨大,计算耗时较长,开销较大;2... 离群因子检测目的是检测与大部分其他对象显著不同的数据对象。近年来,在某些分组计算应用场景下,数据量十分巨大,现有算法采用的欧氏距离计算开销不断增大,存在两个较有挑战性问题:1)组间数据对象数量十分巨大,计算耗时较长,开销较大;2)数据对象维度逐渐增多,算法时间开销大。将MapReduce计算框架与LOF算法相结合,解决上述问题。实验证明,引入了MapReduce分布式计算框架的改进算法可以有效提升大量数据中检测离群点的效率。 展开更多
关键词 离群因子检测 LOF算法 mapreduce框架 分布式计算
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应用并行计算框架提升地震数据处理效率分析 被引量:6
16
作者 祝树云 朱旭光 +1 位作者 颉冬莲 张丽梅 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期493-499,332,共7页
并行计算框架系统将地震数据可分割处理的特点与现代计算机群多节点、多线程的并行运算能力巧妙结合,在提升常规地震处理运算效率、缩短地震资料处理周期方面发挥了显著作用。本文通过大量数据的测试,对影响并行计算框架运算效率的各种... 并行计算框架系统将地震数据可分割处理的特点与现代计算机群多节点、多线程的并行运算能力巧妙结合,在提升常规地震处理运算效率、缩短地震资料处理周期方面发挥了显著作用。本文通过大量数据的测试,对影响并行计算框架运算效率的各种因素进行了分析。并行计算框架对地震数据处理运行效率的提高并不是随着并行任务数线性增长,与机群I/O效率及并行处理作业的计算量有关。随着并行任务数的增加,效率提高速度会逐步放缓,当达到最佳并行度时会出现拐点。另外,并行计算框架效率的提高与数据分割粒度有关,粗粒度分割更有利。因此应用并行框架系统时,应根据机群I/O效率与并行处理作业的计算量,选择合理的并行处理任务数。 展开更多
关键词 并行计算框架 并行效率 并行加速比 处理周期
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基于MapReduce的K-Medoids并行算法 被引量:33
17
作者 张雪萍 龚康莉 赵广才 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第4期1023-1025,1035,共4页
为了解决传统K-Medoids聚类算法在处理海量数据信息时所面临的内存容量和CPU处理速度的瓶颈问题,在深入研究K-Medoids算法的基础之上,提出了基于MapReduce编程模型的K-Medoids并行化算法思想。Map函数部分的主要任务是计算每个数据对象... 为了解决传统K-Medoids聚类算法在处理海量数据信息时所面临的内存容量和CPU处理速度的瓶颈问题,在深入研究K-Medoids算法的基础之上,提出了基于MapReduce编程模型的K-Medoids并行化算法思想。Map函数部分的主要任务是计算每个数据对象到簇类中心点的距离并(重新)分配其所属的聚类簇;Reduce函数部分的主要任务是根据Map部分得到的中间结果,计算出新簇类的中心点,然后作为中心点集给下一次MapReduce过程使用。实验结果表明:运行在Hadoop集群上的基于MapReduce的K-Medoids并行化算法具有较好的聚类结果和可扩展性,对于较大的数据集,该算法得到的加速比更接近于线性。 展开更多
关键词 K-Medoids 计算 mapreduce 并行计算 HADOOP
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基于MapReduce的并行PageRank算法实现 被引量:12
18
作者 平宇 向阳 +1 位作者 张波 黄寅飞 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第2期31-34,38,共5页
分布式网络爬虫的广泛应用使得搜索引擎的数据规模呈几何式增长,面对数以TB甚至PB量级的数据,单机模式下的PageRank算法由于CPU、I/O和内存的开销过大导致效率低下。为此,提出一种基于MapReduce框架的并行PageRank算法。在算法的一次迭... 分布式网络爬虫的广泛应用使得搜索引擎的数据规模呈几何式增长,面对数以TB甚至PB量级的数据,单机模式下的PageRank算法由于CPU、I/O和内存的开销过大导致效率低下。为此,提出一种基于MapReduce框架的并行PageRank算法。在算法的一次迭代过程中,利用Map函数对网页拓扑信息文件进行解析,使用Reduce函数计算网页得分,从而并行化PageRank算法的中间迭代过程。通过计算全局网页得分控制迭代次数,得到较精确的网页排序结果。实验结果表明,该算法在保持原有单机PageRank算法整体网页排序精度的基础上,具有较好的集群性能和较快的执行速度。 展开更多
关键词 搜索引擎 PAGERANK算法 mapreduce框架 并行计算 HADOOP平台
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适用于任意网格的大规模并行CFD计算框架PHengLEI 被引量:32
19
作者 赵钟 张来平 +3 位作者 何磊 何先耀 郭永恒 徐庆新 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期2368-2383,共16页
针对计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)大规模并行计算的需要,我们设计了适用于任意网格类型的并行计算框架风雷(PHengLEI)软件,同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格.为了实现并行通信与网格类型无关且与物理求解器... 针对计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)大规模并行计算的需要,我们设计了适用于任意网格类型的并行计算框架风雷(PHengLEI)软件,同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格.为了实现并行通信与网格类型无关且与物理求解器开发者隔离,我们设计了通用的通信模式和一种基于网格块的“三合一”的数据交换模式,即将多块结构网格块、并行分区网格块和结构/非结构网格块间的交界面数据完全标准化为数据底层后,在数据底层统一进行交换,使得数据交换不依赖于网格类型和数据类型,从而实现任意网格类型并行通信模式的统一.作为气动数据生产的“数值风洞”,要求代码将并行隔离至底层,为此针对主流计算机系统的特点,设计了粗粒度MPI/OpenMP混合并行模式,领域专家只需关注求解器开发而无需关注并行通信,在提高可移植性、可扩展性的同时尽可能兼顾封装性.针对大规模并行计算的实际工程需求,设计了并行分区、大规模并行文件存储模式,以缩短前置处理和文件I/O时间.最后,分别基于结构网格、非结构网格和重叠网格,给出了工程应用领域的标模算例,以说明PHengLEI并行计算框架对不同网格类型的适应性.大规模网格测试结果表明,国产定制集群上16.38万核并行效率达83%以上,“天河二号”上近10万核并行效率达95%以上,展现了较好的可扩展性和并行计算效率. 展开更多
关键词 并行计算 MPI/OpenMP混合并行 CFD并行计算框架 PHengLEI 风雷软件 HyperFLOW
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MapReduce并行编程模型研究综述 被引量:24
20
作者 杜江 张铮 +1 位作者 张杰鑫 邰铭 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2015年第S1期537-541 564,564,共6页
MapReduce并行编程模型的出现简化了并行编程的复杂度。通过调用方便的接口和运行时支持库,MapReduce并行编程模型可令大规模并行计算任务自动并发地执行而不必关心底层的具体实现细节,从而令MapReduce并行编程模型在大规模中低性能集... MapReduce并行编程模型的出现简化了并行编程的复杂度。通过调用方便的接口和运行时支持库,MapReduce并行编程模型可令大规模并行计算任务自动并发地执行而不必关心底层的具体实现细节,从而令MapReduce并行编程模型在大规模中低性能集群中发挥出色的计算能力,且可节约成本。对国内外关于MapReduce并行编程模型的研究现状进行了综述,分析了目前国内外相关研究成果的优缺点,并对MapReduce并行编程模型的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 mapreduce 并行编程模型 并行计算 海量数据处理
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