基于MATLAB的局域网集群的构建

时间:2011-12-07   来源:   网友评论:0   人气: 1428 作者:

目前的常用科学计算大多基于Matlab 环境,因此,开发基于Matlab 的并行计算平台也有很大的必要性。在本文的设计中,并行优化平台的运行是在Matlab 环境中进行的,由于Matlab 是一种跨平台软件,因此整个并行计算环境也间接地实现了跨平台,满足了在Windows 平台下并行计算的需要。在平台实现中,如果能有效地利用大粒度分解计算,可以降低程序实现的复杂性。从机群系统的应用要求上来看,也需要大粒度的并行,以减少通讯开销,从而获得更高效率。因此,并行优化计算环境的设计是大粒度的。Parallel Computing Toolbox并行计算功能现已整合到Optimization Toolbox和Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox等优化求解器之中,让用户能够在不会对其现有应用造成过多影响的情况下,在多核计算机和计算机集群上更好地解决密集型计算优化问题,以进一步简化并行应用的开发。

3.2.1搭建平台软硬件环境
由于没有资金购置昂贵的并行机,利用实验室局域网连接的4台机器组建松散耦合的局域网机群,充分利用多处理器资源。平台构架如图3.6所示,其中(a)所示为硬件环境,(b)为并行编程软件环境。客户机可以是任一台安装了Parallel Computing Toolbox的机器,由于还要用到优化工具箱,所以还须安装Optimization Toolbox,在这台机器上可进行并行程序设计、任务划分,并将作业提交给作业调度器(Scheduler or Job Manager),调度器可以是MathWorks公司提供的Job Manager或支持的第三方调度程序(Scheduler)如Platform LSF、CCS、Altair PBS Pro,可运行在局域网任一主机上,负责作业对列排序等待、分发给各节点worker,并将结果归约返回给客户端。如采用Job Manager作为调度程序其他节点机上必须安装MATLAB Distributed Computing Server (MDCS),并开启MDCE服务,这也是本文的做法,不采用第三方调度器。为了不同版本之间的兼容性,各机器统一采用相同MATLAB版本R2008b(Release 7.7)。在其中一台机器上运行License Manager统一管理授权许可文件而无须额外的License
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实验室内局域网所用机器均采用操作系统为WINDOWS XP SP2,快速以太网网卡10/100Mbps,通过路由器连接,并安装MATLABR2008b及相关工具箱,表3.1和表3.2分别给出了集群相关硬件配置和安装软件

 

3.2.2软件安装和MDCE配置

 

根据上节介绍的软硬件平台构架,在32位Windows 操作系统上采用网络安装方式(Network Installation),先主节点机(Head Node)后从节点机(Worker Node),在主节点机上安装License Manager,如图3.7所示。因为本文主要运用MathWorks提供的Job Manager作业调度器,因此每台机子上都安装MATLAB® Distributed Computing Server™ (MDCS) software,其中作为客户机上安装并行计算工具箱。另外在Windows平台上MATLAB R2008b安装应满足相应的操作系统版本、处理器、磁盘空间和内存大小等要求[55]
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 安装之前确保有安装许可文件(License File),按提示一步一步安装,主节点安装时选择自定义安装,选择必要的产品和工具箱(MDCSLicense ManagerParallel Computing Toolbox等),如下图所示
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MATLAB产品及工具箱

 

安装完毕后在双击主节点机的matlabroot\flexlm文件夹下的lmtool.exematlabroot表示matlab软件的安装目录,下面不再作说明),开启Matlab License Server
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FLEXnet license manager

其他节点机除了无须再安装License Manager外,其他步骤大致与主节点机相同,整个详细安装步骤不再赘述,可参考MATLAB® & Simulink® Release 2008b Installation Guide for Windows®Installing MATLAB® Distributed Computing Server™ 4.0 on a Windows® Operating System Cluster,如果出现错误,仔细排查并认真查看文档和在线支持。成功在不同机器上安装好


 

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