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文檔簡介
1、近年來,高性能計算機技術和應用技術飛速發(fā)展,在科學研究與國民經濟建設中正發(fā)揮著日益重要的作用。以國家超級計算天津中心為例,該中心使用的天河一號超級計算機(TH-1A),應用領域廣泛,主要應用領域包括石油勘探數據處理、生物醫(yī)藥研發(fā)、氣象氣候和海洋環(huán)境研究、航空航天飛行器研制、工程仿真等。TH-1A超級計算機在天津超算中心運行已4年多,實際運行表明:系統(tǒng)設計合理、綜合性能好,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,成功地完成了許多大規(guī)模、典型和復雜的計算任務。TH-
2、1A采用Lustre文件系統(tǒng)作為存儲系統(tǒng),實踐表明,Lustre系統(tǒng)為TH-1A的存儲系統(tǒng)提供了良好的性能支撐,Lustre配置的靈活性使得TH-1A在面對不同應用時可以通過不同的配置參數實現應用性能的調優(yōu),特別是在超大規(guī)模的石油數據處理中的應用,獲得了較好的應用,對充分發(fā)揮TH-1A系統(tǒng)的整體應用性能起到了非常重要的作用。
同時,隨著TH-1A應用服務范圍的不斷擴展,以及應用程序所處理的數據量的不斷增加,TH-1A存儲系統(tǒng)在
3、海量數據存儲和處理上也表現出了一些問題。如某些I/O密集型應用要求存儲系統(tǒng)具有較快的讀寫速度,而Lustre文件系統(tǒng)易于在元數據存儲和處理上形成瓶頸,影響存儲系統(tǒng)整體的讀寫速度。另外,由于受限于內部高速互連網絡端口的數量,使得OST的數量難以大幅擴充,以大容量磁盤(如3TB或者更大容量)替換目前的1-2TB磁盤來擴大存儲系統(tǒng)的容量又會在磁盤失效時帶來過長的數據恢復時間,影響存儲系統(tǒng)的可維性,這兩個原因使得TH-1A的存儲系統(tǒng)在擴充存儲容
4、量時遇到了困難。
TH-1A作為目前先進的高性能計算機,在存儲系統(tǒng)方面表現出來的問題具有一定的代表性。在當前HPC TOP50的超級計算機,存儲系統(tǒng)多采用Lustre,在面對相同的應用情況時也會表現出與TH-1A相類似的技術問題。
由于超級計算機的Lustre系統(tǒng)在數據密集型應用時表現出一些問題,同時,我們又在研制新一代的超級計算機,為了了解現有的存儲系統(tǒng)在各種典型的應用過程中出現不同問題的原因,研究解決問題和優(yōu)化性
5、能的技術方法,并為研制新一代超級計算機的新型存儲系統(tǒng)提供研究和分析手段,有必要構建面向存儲系統(tǒng)的功能和性能的模擬器,對目標系統(tǒng)進行模擬,分析存儲系統(tǒng)的運行特性,研究分析存儲系統(tǒng)的各種設計參數,優(yōu)化現有存儲系統(tǒng),指導新的存儲系統(tǒng)的設計。
本文設計并實現了一種基于Lustre存儲系統(tǒng)的存儲系統(tǒng)模擬器,主要進行了以下幾項研究工作:
?。?)研究目前典型I/O密集型應用對存儲系統(tǒng)的性能要求,結合Lustre文件系統(tǒng)的組成結構和
6、I/O操作流程,分析Lustre文件系統(tǒng)在I/O密集型應用時可能表現的問題。
(2)分析目前軟件模擬器設計的主要方法,提出了本文的Lustre系統(tǒng)模擬器的設計方法。
?。?)設計并實現了以Lustre文件系統(tǒng)為目標系統(tǒng)的存儲系統(tǒng)模擬器LustreSim,并通過與TH-1A超級計算機Lustre系統(tǒng)性能測試和逆時偏移抽道集應用程序運行的對比分析,驗證了其正確性與可用性。
?。?)研究了影響Lustre文件系統(tǒng)性能
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