CN107977259B - 一种通用并行计算方法及平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通用并行计算方法，包括接收应用层发送的服务使用请求，将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求，根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；接收应用层发送的结果获取请求，将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。该方法不依赖于计算机结构或部件、不限定计算业务类型、可容错一个或多个节点失效，能提供高可靠并行计算服务，可以在广泛的并行计算任务中得到应用。本发明还提供一种通用并行计算平台。

Description

一种通用并行计算方法及平台
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种通用并行计算方法及平台。
背景技术
当前在计算机信息处理领域存在大量的高性能计算需求，并行计算是实现高性能计算的重要途径之一。在不实现并行处理的情况下，现有的软件设计无法充分利用多CPU、多核计算机所提供的计算能力，计算性能十分有限，不能满足大量实时数据处理要求。
计算机科学界已经提出和实现了多种并行计算平台，其中最主要的有OpenMP、MIP、NUMA、基于GPU的并行计算等。OpenMP是一种基于共享内存方式的并行计算编程模型和支持平台，MPI是一种在集群结构上的基于消息的并行计算标准，NUMA介于共享内存和集群之间，基于GPU的并行计算则借助计算机图形卡上的图形处理单元实现并行计算。以上各种并行计算平台有的对计算机平台结构或部件有特别要求，并且都存在应用编程模式复杂，开发难度较大的特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种通用并行计算方法及平台。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种通用并行计算方法，包括：
通过服务使用接口接收应用层发送的服务使用请求，运算处理模块将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；
通过结果提交接口接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求，运算处理模块根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；
通过结果获取接口接收应用层发送的结果获取请求，运算处理模块将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
本发明的有益效果是：本发明通过一组服务接口为应用层提供并行计算平台，应用层通过对这些接口的调用获取并行计算的支持，实现并行计算，具体地，通过服务使用接口从应用层获得颗粒化的计算任务，将这些任务分派到集群中的不同节点上，不同节点并行执行该任务，并且通过结果提交接口收集执行结果，在应用层调用执行结果时，通过结果获取接口接收应用层发送的结果获取请求，并将结果返回给应用层。该方法不依赖于计算机结构或部件、不限定计算业务类型、应用开发模型和接口简单易用，可容错一个或多个节点失效，能提供高可靠并行计算服务，可以在广泛的并行计算任务中得到应用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，该方法还包括通过服务注册接口接收服务节点发送的服务注册请求，运算处理模块根据所述服务注册请求获取所述服务节点的节点信息，建立所述服务节点的服务索引。
采用上述进一步方案的有益效果是，当并行计算平台接收到“服务注册”调用时，记录该服务的提供者信息，包括服务名称、服务者位置等。并行计算平台维护一个服务索引，记录当前可用的服务提供者信息。在接收到服务使用请求时，根据服务者索引，可以快速准确地匹配到与服务使用请求匹配的服务提供者，将任务分派给正确的服务提供者。
进一步，所述节点信息包括服务名称和节点位置信息。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过记录服务名称和节点位置信息等，可以实现在应用层面上对服务进行按名称检索和申请，在平台层面对服务的提供者进行按位置(地址)调用。
进一步，所述将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点包括：
根据冗余策略及负载均衡策略，将所述服务使用请求包括的任务根据所述服务节点的服务索引分派给与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点。
采用上述进一步方案的有益效果是，在分派任务时，能够根据节点负载情况实现负载均衡，并行计算平台根据冗余策略，决定冗余分派任务的个数，同时根据负载均衡策略，决定将任务分派给哪些节点，该方法通过备份冗余实现高可靠性，能够在一个或多个任务失败的情况下，向应用层正常返回结果，提高任务分派的合理性和任务处理效率。
进一步，所述归一化处理包括先到先用策略、少数服从多数策略和随机选取策略中的至少一种。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以根据需要采用不同的策略完成归一，提高处理的灵活性。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种通用并行计算平台，包括：服务使用接口模块、结果提交接口模块、结果获取接口模块和运算处理模块；
所述服务使用接口模块，用于接收应用层发送的服务使用请求；
所述运算处理模块，用于将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；
所述结果提交接口模块，用于接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求；
所述运算处理模块，用于根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；
所述结果获取接口模块，用于接收应用层发送的结果获取请求；
所述运算处理模块，用于将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
本发明的有益效果是：本发明通过一组服务接口为应用层提供并行计算平台，应用层通过对这些接口的调用获取并行计算的支持，实现并行计算，具体地，通过服务使用接口从应用层获得颗粒化的计算任务，将这些任务分派到集群中的不同节点上，不同节点并行执行该任务，并且通过结果提交接口收集执行结果，在应用层调用执行结果时，通过结果获取接口接收应用层发送的结果获取请求，并将结果返回给应用层。该方法不依赖于计算机结构或部件、不限定计算业务类型、应用开发模型和接口简单易用，可容错一个或多个节点失效，能提供高可靠并行计算服务，可以在广泛的并行计算任务中得到应用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，该平台还包括服务注册接口模块，用于接收服务节点发送的服务注册请求；所述运算处理模块用于根据所述服务注册请求获取所述服务节点的节点信息，建立所述服务节点的服务索引。
采用上述进一步方案的有益效果是，当并行计算平台接收到“服务注册”调用时，记录该服务的提供者信息，包括服务名称、服务者位置等。并行计算平台维护一个服务索引，记录当前可用的服务提供者信息。在接收到服务使用请求时，根据服务者索引，可以快速准确地匹配到与服务使用请求匹配的服务提供者，将任务分派给正确的服务提供者。
进一步，所述节点信息包括服务名称和节点位置信息。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过记录服务名称和节点位置信息等，可以实现在应用层面上对服务进行按名称检索和申请，在平台层面对服务的提供者进行按位置(地址)调用。
进一步，所述运算处理模块具体用于：根据冗余策略及负载均衡策略，将所述服务使用请求包括的任务根据所述服务节点的服务索引分派给与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点。
采用上述进一步方案的有益效果是，在分派任务时，能够根据节点负载情况实现负载均衡，并行计算平台根据冗余策略，决定冗余分派任务的个数，同时根据负载均衡策略，决定将任务分派给哪些节点，该方法通过备份冗余实现高可靠性，能够在一个或多个任务失败的情况下，向应用层正常返回结果，提高任务分派的合理性和任务处理效率。
进一步，所述归一化处理包括先到先用策略、少数服从多数策略和随机选取策略中的至少一种。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以根据需要采用不同的策略完成归一，提高处理的灵活性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的通用并行计算方法的示意性流程图；
图2为本发明另一实施例提供的通用并行计算方法的示意性流程图；
图3为本发明一实施例提供的通用并行计算平台的示意性结构框图；
图4为本发明另一实施例提供的通用并行计算平台的示意性结构框图；
图5为本发明一实施例提供的通用并行计算平台的服务接口示意图；
图6为本发明一实施例提供的通用并行计算平台的并行计算示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
310、服务使用接口模块，320、结果提交接口模块，330、结果获取接口模块，340、运算处理模块，350、服务注册接口模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1给出了本发明实施例提供的一种通用并行计算方法的示意性流程图。如图1所示，该方法包括：
S110，通过服务使用接口接收应用层发送的服务使用请求，运算处理模块将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；
S120，通过结果提交接口接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求，运算处理模块根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；
S130，通过结果获取接口接收应用层发送的结果获取请求，运算处理模块将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
需要说明的是，服务节点为具备完成某计算任务能力的软件实体。服务节点需预先在服务运算处理模块进行注册，注册为一个可供调度的服务节点。
该实施例中，通过一组服务接口为应用层提供并行计算平台，应用层通过对这些接口的调用获取并行计算的支持，实现并行计算，具体地，通过服务使用接口从应用层获得颗粒化的计算任务，将这些任务分派到集群中的不同节点上，不同节点并行执行该任务，并且通过结果提交接口收集执行结果，在应用层调用执行结果时，通过结果获取接口接收应用层发送的结果获取请求，并将结果返回给应用层。该方法不依赖于计算机结构或部件、不限定计算业务类型、应用开发模型和接口简单易用，可容错一个或多个节点失效，能提供高可靠并行计算服务，可以在广泛的并行计算任务中得到应用。
可选地，作为本发明另外一个实施例，如图2所示，一种通用并行计算方法，包括：
S210，通过服务注册接口接收服务节点发送的服务注册请求，运算处理模块根据所述服务注册请求获取所述服务节点的节点信息，建立所述服务节点的服务索引；
需要说明的是，服务节点为具备完成某计算任务能力的软件实体。服务节点需预先在服务运算处理模块进行注册，注册为一个可供调度的服务节点。节点信息包括服务名称和节点位置信息，还可以包括服务描述等内容。通过节点信息的设置可以实现在应用层面上对服务进行按名称检索和申请，在平台层面对服务的提供者进行按位置(地址)调用。
S220，通过服务使用接口接收应用层发送的服务使用请求，运算处理模块根据冗余策略及负载均衡策略，将所述服务使用请求包括的任务根据所述服务节点的服务索引分派给与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；
该实施例中，在分派任务时，能够根据节点负载情况实现负载均衡，并行计算平台根据冗余策略，决定冗余分派任务的个数，同时根据负载均衡策略，决定将任务分派给哪些节点，本发明通过备份冗余实现高可靠性，为此将同一任务分配给两个或更多的节点同时执行，在这种情况下，本发明在收集到执行结果时，需要进行重复结果的剔除，保证只有一个最终结果返回给应用层；而且本发明能够在一个或多个任务失败的情况下，向应用层正常返回结果，提高任务分派的合理性和任务处理效率；
S230，通过结果提交接口接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求，运算处理模块根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；
S240，通过结果获取接口接收应用层发送的结果获取请求，运算处理模块将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
当并行计算平台收到服务提供者的“结果提交”调用时，获取该服务者的结果。并行计算平台进行冗余结果的归一处理，可以采取不同的策略完成归一，可以根据实际需要灵活定制，例如可以包括先到先用策略、少数服从多数策略和随机选取策略等，提高处理的灵活性。
该实施例中，当并行计算平台接收到“服务注册”调用时，记录该服务的提供者信息，包括服务名称、服务者位置等。并行计算平台维护一个服务索引，记录当前可用的服务提供者信息。在接收到服务使用请求时，根据服务者索引，可以快速准确地匹配到与服务使用请求匹配的服务提供者，将任务分派给正确的服务提供者。
总体来讲，该实施例中通过一组服务接口为应用层提供并行计算平台，应用层通过对这些接口的调用获取并行计算的支持，实现并行计算。该方法不依赖于计算机结构或部件、不限定计算业务类型、应用开发模型和接口简单易用，可容错一个或多个节点失效，能提供高可靠并行计算服务，可以在广泛的并行计算任务中得到应用。
上文结合图1至图2，详细描述了根据本发明实施例提供通用并行计算方法。下面结合图3，详细描述本发明实施例提供通用并行计算平台。
图3给出了本发明实施例提供的一种通用并行计算平台的示意性结构框图。如图3所示，该平台包括服务使用接口模块310、结果提交接口模块320、结果获取接口模块330和运算处理模块340。
服务使用接口模块310接收应用层发送的服务使用请求；运算处理模块340将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；结果提交接口模块320接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求；运算处理模块340根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；结果获取接口模块330接收应用层发送的结果获取请求；运算处理模块340将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
该实施例中，通过一组服务接口为应用层提供并行计算平台，应用层通过对这些接口的调用获取并行计算的支持，实现并行计算，具体地，通过服务使用接口从应用层获得颗粒化的计算任务，将这些任务分派到集群中的不同节点上，不同节点并行执行该任务，并且通过结果提交接口收集执行结果，在应用层调用执行结果时，通过结果获取接口接收应用层发送的结果获取请求，并将结果返回给应用层。该方法不依赖于计算机结构或部件、不限定计算业务类型、应用开发模型和接口简单易用，可容错一个或多个节点失效，能提供高可靠并行计算服务，可以在广泛的并行计算任务中得到应用。
可选地，作为本发明另外一个实施例，如图4所示，一种通用并行计算平台，包括：该平台包括服务使用接口模块310、结果提交接口模块320、结果获取接口模块330、运算处理模块340和服务注册接口模块350。
服务注册接口模块350接收服务节点发送的服务注册请求，运算处理模块340根据所述服务注册请求获取所述服务节点的节点信息，建立所述服务节点的服务索引；服务使用接口310接收应用层发送的服务使用请求，运算处理模块340根据冗余策略及负载均衡策略，将所述服务使用请求包括的任务根据所述服务节点的服务索引分派给与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；结果提交接口320接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求，运算处理模块340根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；结果获取接口330接收应用层发送的结果获取请求，运算处理模块340将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
该实施例中，当并行计算平台接收到“服务注册”调用时，记录该服务的提供者信息，包括服务名称、服务者位置等。并行计算平台维护一个服务索引，记录当前可用的服务提供者信息。在接收到服务使用请求时，根据服务者索引，可以快速准确地匹配到与服务使用请求匹配的服务提供者，将任务分派给正确的服务提供者。在分派任务时，能够根据节点负载情况实现负载均衡，并行计算平台根据冗余策略，决定冗余分派任务的个数，同时根据负载均衡策略，决定将任务分派给哪些节点，该方法通过备份冗余实现高可靠性，能够在一个或多个任务失败的情况下，向应用层正常返回结果，提高任务分派的合理性和任务处理效率。
本发明实现的通用并行计算平台(以下简称FP)通过一组服务接口提供给应用层，应用层通过对这些接口的调用获取并行计算的支持，实现并行计算。
FP的服务接口如附图5所示，这些服务的说明如下：
(1)服务注册：一个具备完成某计算任务能力的软件实体调用“服务注册”接口，向FP注册为一个可供调度的服务；
(2)服务使用：一个上层应用调用“服务使用”接口，向FP申请使用一个已经注册的服务；
(3)结果提交：一个被调度的服务在完成任务之后，调用“结果提交”接口，向FP提交一个已完成的结果；
(4)结果获取：一个上层应用调用“结果获取”接口，从FP获取一个已经调用的服务的执行结果。
为了实现前面所述的FP功能和服务接口，FP的内部处理如附图6所示。其中主要处理环节说明如下：
(1)服务注册的处理：当FP接收到“服务注册”调用时，记录该服务的提供者信息，包括服务名称、服务者位置等。FP维护一个服务索引，记录当前可用的服务提供者信息。该实施例中，服务提供者包括H1和H2。
(2)服务使用的处理：当FP接收到“服务使用”调用时，根据服务者索引，将任务分派给正确的服务提供者。在分派任务时，FP根据冗余策略，决定冗余分派任务的个数，同时根据负载均衡策略，决定将任务分派给哪些节点。该实施例中，W1发送“服务使用”请求，FP根据冗余策略，将任务分派给服务提供者H1和H2。
(3)结果提交的处理：当FP收到服务提供者的“结果提交”调用时，获取该服务者的结果。由于同一个任务分派给冗余的服务提供者，FP需要进行冗余结果的归一处理，可以采取不同的策略完成归一，例如可以包括先到先用策略、少数服从多数策略和随机选取策略等。该实施例中，FP接收服务服务提供者H1和H2提交的处理结果，并进行结果融合，完成归一化处理。
(4)结果获取的处理：上层应用通过调用FP的“结果获取”服务，获得FP经过归一的结果，即调用“服务使用”接口预期获得的唯一结果。该实施例中，W1发送“结果获取”请求，FP将经归一化的处理结果发送至W1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种通用并行计算方法，其特征在于，包括：
通过服务注册接口模块接收服务节点发送的服务注册请求，运算处理模块根据所述服务注册请求获取所述服务节点的节点信息，建立所述服务节点的服务索引；所述节点信息包括服务名称和节点位置信息；
通过服务使用接口模块接收应用层发送的服务使用请求，运算处理模块将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；所述将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点包括：
根据冗余策略及负载均衡策略，将所述服务使用请求包括的任务根据所述服务节点的服务索引分派给与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；
通过结果提交接口模块接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求，运算处理模块根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；
通过结果获取接口模块接收应用层发送的结果获取请求，运算处理模块将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
2.根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述归一化处理的策略包括先到先用策略、少数服从多数策略和随机选取策略中的至少一种。
3.一种通用并行计算平台，其特征在于，包括：服务注册接口模块、服务使用接口模块、结果提交接口模块、结果获取接口模块和运算处理模块；
所述服务注册接口模块，用于接收服务节点发送的服务注册请求；所述运算处理模块用于根据所述服务注册请求获取所述服务节点的节点信息，建立所述服务节点的服务索引；节点信息包括服务名称和节点位置信息；
所述服务使用接口模块，用于接收应用层发送的服务使用请求；
所述运算处理模块，用于将所述服务使用请求分派给预先注册的且与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；所述运算处理模块具体用于：
根据冗余策略及负载均衡策略，将所述服务使用请求包括的任务根据所述服务节点的服务索引分派给与所述服务使用请求匹配的至少一个服务节点；
所述结果提交接口模块，用于接收所述至少一个服务节点发送的结果提交请求；
所述运算处理模块，用于根据所述结果提交请求获取处理结果，将所述处理结果进行归一化处理；
所述结果获取接口模块，用于接收应用层发送的结果获取请求；
所述运算处理模块，用于将经归一化处理的所述处理结果反馈给应用层。
4.根据权利要求 3所述的平台，其特征在于，所述归一化处理的策略包括先到先用策略、少数服从多数策略和随机选取策略中的至少一种。
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