Регистрация / Вход
Прислать материал

Программный комплекс для распределенных вычислений на платформе .NET

Сведения об участнике
ФИО
Бабаев Андрей Михайлович
Вуз
Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" в г. Шахты Ростовской области
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Программный комплекс для распределенных вычислений на платформе .NET
Резюме
Проект направлен на решение задачи создания гетерогенных высокопроизводительных кластеров на базе имеющейся ИТ-инфраструктуры организации. В качестве вычислительных узлов использовались процессоры общего назначения (CPU), графические процессоры (GPU), а также специальные аппаратные ускорители, выполненные на основе программируемых логических интегральных схем (FPGA). Проблема объединения разнородных вычислительных ресурсов в единую распределенную систему была решена с применением сервис-ориентированной архитектуры и концепции GRID-вычислений, в которой вычислительные ресурсы клиентов предоставляются как сервис.
Ключевые слова
высокопроизводительные вычисления, grid-технологии, распределенные вычисления, .NET
Цели и задачи
Цель проекта:
Создание коммерческого программного продукта – программный комплекс для распределенных вычислений на платформе .NET, позволяющей объединять разнородные вычислительные ресурсы в единую систему.

Задачи:
- разработать архитектуру системы;
- разработать технологию создания ПО;
- обеспечить простоту развертывания системы;
- обеспечить динамичность состава среды;
- разработать распределенное файловое хранилище.
Введение

Большинство современных компаний широко используют информационные технологии для обработки корпоративных данных. При этом часто необходимо производить анализ больших объемов данных. Один компьютер или выделенный сервер не могут обеспечить требуемый уровень производительности, надежности и масштабируемости. Все это привело к тому, что бизнес начал искать способы снизить операционные расходы на ИТ путем использования незадействованных вычислительных ресурсов. Разработанная гетерогенная система для распределенных вычислений позволит объединять в кластер уже имеющиеся вычислительные мощности, что значительно сократит расходы компании.

Методы и материалы

При разработке проекта были применены следующие научные методы: сравнительный анализ сложности существующих разновидностей алгоритмов; методы формального описания; компьютерное моделирование на имеющихся вычислительных системах (рабочие станции с GPU и FPGA, объединенные в кластер).

Был использован модульный подход к разработке программного обеспечения, который основан на использовании распределённых, слабо связанных заменяемых компонентов, оснащённых стандартизированными интерфейсами для взаимодействия по стандартизированным протоколам.

Описание и обсуждение результатов

В ходе работы над проектом был разработан рабочий прототип программного комплекса для распределенных вычислений. Ниже приведены характеристики полученной системы:

  1. Не требуются дополнительные расходы на создание и эксплуатацию системы для распределенных вычислений.
  2. Возможность работы системы, как в локальной сети, так и через Интернет.
  3. Объединение в единую систему вычислительных узлов различной архитектуры (CPU, GPU и FPGA).
  4. Простота развертывания системы. 
  5. Возможность коммуникации на основе различных протоколов, в том числе и с шифрованием.
  6. Возможность динамического добавления и отключения, как клиентов, так и отдельных вычислительных блоков клиента во время вычислений.
  7. Разработка вычислительных задач на современных языках программирования, таких как C#, VC++, VB.NET, Iron Python и др.

В качестве возможных сфер применения созданной системы для проведения прикладных научных исследований можно выделить такие области как:

  • Аэрокосмическое моделирование
  • Вычислительная химия
  • Вычислительная гидродинамика
  • Имитационное моделирование
  • САПР
  • Статистический и численный анализ
Используемые источники
1. Top 500 Supercomputers. – URL: http://www.top500.org
2. Maad S. Grid Computing - Technology and Applications, Widespread Coverage and New Horizons. InTech, 2012. 354 p.
3. Lyashov M.V., Alekseenko J.V., Bereza A.N., Blanco L.M.L The hybrid reconfigurable system for high-performance computing. 9th International Conference on Application of Information and Communication Technologies (AICT), 2015 – pp. 258-263.
4. Ляшов М.В., Бабаев А.М, Алексеенко Ю.В., Авдеева Т.Г. Аналитический обзор корпоративных Grid-систем. Журнал «Научный альманах».
5. Cibraro P. Professional WCF 4: Windows Communication Foundation with .NET 4. Microsoft Press, 2010. 390 p.
7. Ляшов М.В., Берёза А.Н., Алексеенко Ю.В. Гибридная реконфигурируемая система для высокопроизводительных вычислений // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6
Information about the project
Surname Name
Babaev Andrew
Project title
Software platform for distributed computing on the .NET
Summary of the project
A modern companies use of information technology for the processing of corporate data. It is often necessary to analyze a big data. A computer or a server cannot provide the required performance, reliability and scalability. The business began to look for ways to reduce operational IT costs by using existing computing resources. Designed system for distributed computing allows to integrate existing computing resources. It will significantly reduce the company's costs.
Keywords
high performance computing, grid computing, distributed computing, .NET