TWI655549B - 分散式運算系統 - Google Patents

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Abstract

一種分散式運算系統，包含：運算處理操控裝置，包含一資訊演算模 組，該運算處理操控裝置經配置而於一資訊裝置連接該運算處理操控裝置時而接收來自該資訊裝置的一待處理資訊，且將該待處理資訊分配為個別作為待處理任務的複數個待處理資訊並予以加密處理而得出複數個待處理加密資訊；以及運算叢集裝置，包含至少一個橋接運算模組及至少一個配屬運算模組，該橋接運算模組包含為串列連接的複數個橋接運算單元，該運算處理操控裝置連接複數個該橋接運算單元中位於連接端部的一個端部橋接運算單元，該配屬運算模組包含為串列連接的複數個配屬運算單元，複數個該配屬運算單元中位於連接端部的一個端部配屬運算單元係連接於該端部橋接運算單元。

Description

分散式運算系統
本發明相關於分散式運算系統，特別是相關於一種經配置而分配、加密待處理資訊且調度複數個運算單元而運算待處理資訊的分散式運算系統。
現行處理複雜的運算任務的做法，是以資訊裝置(如，個人電腦)連線至超級計算中心(具有多台高效能的終端運算設備)而進行運算處理，從而縮短運算處理的時間。在運算處理過程中，資訊裝置連接至一調度裝置而使資訊裝置的待處理資訊傳送至終端運算設備。並且，調度裝置依據對於待處理資訊的運算量的評估而指派超級計算中心內的數台終端運算設備，以針對待處理資訊進行平行運算處理。
然而，調度裝置僅能依據當次運算任務的工作量而指派數台終端運算設備進行運算處理，而無法分配待處理資訊的運算工作並知悉超級計算中心內所有終端運算設備的工作狀態。因此，調度裝置無法對所有終端運算設備進行適宜且彈性的工作調度及分配，而致超級計算中心的整體作業效率偏低。
並且，調度裝置與終端運算設備間所傳輸的資訊並未予以加密，加之以終端運算設備是屬於通用運算而得以為不同資訊裝置進行運算處理。因此，在終端運算設備與不同資訊裝置進行資訊傳輸的情形下，由終端運算設備 所處理過的一資訊裝置的資料有可能為另一資訊裝置所獲取，而致形成有特定資訊裝置的重要資訊外流之虞。
因此，為解決上述問題，本發明的目的即在提供一種可使待處理資訊獲得分配、加密且調度運算單元處理資訊的分散式運算系統。
本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種分散式運算系統，包含：運算處理操控裝置，包含一資訊演算模組，該運算處理操控裝置經配置而於一資訊裝置連接該運算處理操控裝置時而接收來自該資訊裝置的一待處理資訊，且將該待處理資訊分配為個別作為待處理任務的複數個待處理資訊，該資訊演算模組經配置而將複數個該待處理資訊予以加密處理而得出複數個待處理加密資訊；以及運算叢集裝置，包含至少一個橋接運算模組及至少一個配屬運算模組，該橋接運算模組包含為串列連接的複數個橋接運算單元而為串列通訊，該運算處理操控裝置連接複數個該橋接運算單元中位於連接端部的一個端部橋接運算單元，該配屬運算模組包含為串列連接的複數個配屬運算單元而為串列通訊，複數個該配屬運算單元中位於連接端部的一個端部配屬運算單元係連接於該端部橋接運算單元而接收該待處理加密資訊，其中該運算處理操控裝置係監控該橋接運算模組所屬之各個該橋接運算單元的工作狀態及該配屬運算模組所屬之各個配屬運算單元的工作狀態，而獲得該橋接運算模組所屬之各個橋接運算單元的工作狀態反饋及該配屬運算模組所屬之各個配屬運算單元的工作狀態反饋，藉此以依據該橋接運算模組所屬之各個橋接運算單元的工作狀態反饋及該配屬運算模組所屬之各個配屬運算單元的工作狀態反饋而將複數個該待處理加密資訊指派至工作狀態為空閒的該橋接運算單元且/或工作狀態為空閒的該配屬運算單元，而獲得個別來自各個該橋接運算單元及個 別來自各個該配屬運算單元的複數個運算處理結果，該端部橋接運算單元經配置而將複數個該運算處理結果回傳至該運算處理操控裝置，該資訊演算模組經配置而將複數個該運算處理結果予以解密處理，該運算處理操控裝置經配置而由解密的複數個該運算處理結果獲得一運算處理解密資訊且將該運算處理解密資訊回傳該資訊裝置。
在本發明的一實施例中係提供一種分散式運算系統，其中複數個該橋接運算單元呈一直線排列且相鄰的兩個該橋接運算單元彼此資訊連接，該端部橋接運算單元經配置而位於該直線的一端處，位於該直線的另一端處的橋接運算單元經配置而資訊連接於該端部橋接運算單元而回傳複數個該橋接運算單元的運算處理結果至該運算處理操控裝置。
在本發明的一實施例中係提供一種分散式運算系統，其中複數個該配屬運算單元呈一直線排列且相鄰的兩個該配屬運算單元彼此資訊連接，該端部配屬運算單元經配置而位於該直線的一端部，位於該直線的另一端處的配屬運算單元經配置而資訊連接該端部橋接運算單元，藉此而將由複數個該配屬運算單元所獲得的運算處理結果經過該端部橋接運算單元而回傳至該運算處理操控裝置。
在本發明的一實施例中係提供一種分散式運算系統，其中該運算處理操控裝置更包含一資訊傳輸模組，經配置而連接該資訊裝置及該資訊演算模組，而將該待處理資訊傳送至該資訊演算模組進行加密且將解密的該運算處理解密資訊回傳該資訊裝置。
在本發明的一實施例中係提供一種分散式運算系統，其中複數個該橋接運算單元及複數個該配屬運算單元為棋盤式的矩陣排列。
在本發明的一實施例中係提供一種分散式運算系統，其中該橋接運算單元及該配屬運算單元為統一化的運算單元或運算網路，可經配置而專屬進行一運算處理作業。
本發明實施例的分散式運算系統具有以下功效。運算處理操控裝置依據運算叢集裝置的複數個運算單元的工作狀態反饋，而將資訊裝置的待處理資訊予以分配且調度閒置的運算單元執行待處理資訊的運算處理，使得運算叢集裝置的運算負載均衡而致工作效率獲得提升。其中，複數個運算單元經統一化處理而具備相似的運算處理能力，並且通過網路化的組合運算，而可以用歸一化運算方式處理複雜的運算要求。並且，運算處理操控裝置的資訊演算模組經配置而加密待處理資訊及解密運算處理結果，而使運算處理操控裝置與運算叢集裝置之間的資訊傳輸為安全的資訊連接。此外，橋接運算單元與配屬運算單元間連接所形成的單向資訊傳輸，使得運算叢集裝置內部的資訊傳輸快速而具有效率從而有助於分散式運算系統效率的提升。
1‧‧‧運算處理操控裝置
11‧‧‧資訊傳輸模組
12‧‧‧資訊演算模組
2‧‧‧運算叢集裝置
21‧‧‧橋接運算模組
210、211、212‧‧‧橋接運算單元
22‧‧‧配屬運算模組
220、221、222‧‧‧配屬運算單元
D‧‧‧資訊裝置
S1‧‧‧傳送待處理資訊
S2‧‧‧將待處理資訊進行分配及加密處理
S3‧‧‧獲得複數個待處理加密資訊
S4‧‧‧傳送複數個待處理加密資訊
S5‧‧‧傳送部分待處理加密資訊
S6‧‧‧進行運算處理
S7‧‧‧獲得複數個運算處理結果
S8‧‧‧回傳部分運算處理結果
S9‧‧‧回傳複數個運算處理結果
S10‧‧‧將複數個運算處理結果予以解密
S11‧‧‧獲得運算處理解密資訊
S12‧‧‧回傳運算處理解密資訊
第1圖為顯示根據本發明的一實施例的分散式運算系統的架構方塊示意圖；以及第2圖為顯示本發明的一實施例的分散式運算系統的處理順序的示意圖。
以下根據第1圖及第2圖，以說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明的實施例的一種。
請參照第1圖及第2圖所示，本發明的一實施例的分散式運算系統，包含：運算處理操控裝置1，包含一資訊演算模組12，運算處理操控裝置1 經配置而於一資訊裝置D連接運算處理操控裝置1時而接收來自資訊裝置D的一待處理資訊，且將待處理資訊經被分割為個別作為待處理任務的複數個待處理資訊，資訊演算模組12經配置而將複數個待處理資訊予以加密處理而得出複數個待處理加密資訊；以及運算叢集裝置2，包含至少一個橋接運算模組21及至少一個配屬運算模組22。
本發明一實施例的分散式運算系統的處理順序，請參照第2圖所示，資訊裝置D傳送待處理資訊S1至運算處理操控裝置1，運算處理操控裝置1將待處理資訊進行分配及加密處理S2，且獲得複數個待處理加密資訊S3。運算處理操控裝置1傳送複數個待處理加密資訊S4予橋接運算模組21，且通過橋接運算模組21傳送部分待處理加密資訊S5予配屬運算模組22。橋接運算模組21及配屬運算模組22各自進行運算處理S6而獲得複數個運算處理結果S7。配屬運算模組22回傳部分運算處理結果S8至橋接運算模組21，並由橋接運算模組21回傳複數個運算處理結果S9至運算處理操控裝置1。運算處理操控裝置1將複數個運算處理結果予以解密S10而獲得運算處理解密資訊S11，且回傳運算處理解密資訊S12予資訊裝置D。
詳細而言，請參照第1圖所示，橋接運算模組21包含為串列連接的複數個橋接運算單元210、211、212，運算處理操控裝置1連接複數個橋接運算單元210、211、212中位於連接端部的一個端部橋接運算單元210。並且，配屬運算模組22包含為串列連接的複數個配屬運算單元220、221、222，複數個配屬運算單元220、221、222中位於連接端部的一個端部配屬運算單元220係連接於端部橋接運算單元210而接收待處理加密資訊。
具體而言，運算處理操控裝置1係監控橋接運算模組21所屬之各個橋接運算單元210、211、212的工作狀態及配屬運算模組22所屬之各個配屬運算單元220、221、222的工作狀態，而獲得橋接運算模組21所屬之各個橋接運算 單元210、211、212的工作狀態反饋及配屬運算模組22所屬之各個配屬運算單元220、221、222的工作狀態反饋。藉此，以依據橋接運算模組21所屬之各個橋接運算單元210、211、212的工作狀態反饋及配屬運算模組22所屬之各個配屬運算單元220、221、222的工作狀態反饋而將複數個待處理加密資訊指派至工作狀態為空閒的橋接運算單元210、211、212且/或工作狀態為空閒的配屬運算單元220、221、222，而獲得個別來自各個橋接運算單元及個別來自各個配屬運算單元的複數個運算處理結果。
如第1圖所示，端部橋接運算單元210經配置而將複數個運算處理結果回傳至運算處理操控裝置1。資訊演算模組12經配置而將複數個運算處理結果予以解密處理。運算處理操控裝置1經配置而由解密的複數個運算處理結果獲得一運算處理解密資訊且將運算處理解密資訊回傳資訊裝置D。具體而言，資訊演算模組12為一具有韌體(Firmware)程式的模組，其中韌體為包含通訊協定的程式而編碼(Encode)待處理資訊(加密)及解碼(Decode)運算處理結果(解密)。
於本發明的一實施例，運算處理操控裝置1更包含一資訊傳輸模組11，經配置而連接資訊裝置D及資訊演算模組12，而將待處理資訊傳送至資訊演算模組12進行加密且將解密的運算處理解密資訊回傳資訊裝置D。換言之，資訊傳輸模組11為運算處理操控裝置1與資訊裝置D間資訊傳輸的輸入/輸出(I/O)界面。具體而言，資訊傳輸模組11得以為SPI(串列週邊界面，Serial Peripheral Interface)規範而連接運算處理操控裝置1及資訊裝置D，而使運算處理操控裝置1接收一個資訊裝置D或多個資訊裝置D所傳送的待處理資訊。
進一步言之，如第1圖所示，複數個橋接運算單元210、211、212呈一直線排列且相鄰的兩個橋接運算單元彼此資訊連接。端部橋接運算單元210經配置而位於直線的一端處，位於直線的另一端處的橋接運算單元212經配置而 資訊連接於端部橋接運算單元210而回傳複數個橋接運算單元的運算處理結果至運算處理操控裝置1。並且，複數個配屬運算單元220、221、222呈一直線排列且相鄰的兩個配屬運算單元彼此資訊連接。端部配屬運算單元220經配置而位於直線的一端部，位於直線的另一端處的配屬運算單元222經配置而資訊連接端部橋接運算單元210，藉此而將由複數個配屬運算單元所獲得的運算處理結果經過端部橋接運算單元210而回傳至運算處理操控裝置1。
於本發明的另一實施例，複數個橋接運算單元210、211、212及複數個配屬運算單元220、221、222為棋盤式的矩陣排列。並且，橋接運算單元210、211、212及配屬運算單元220、221、222為統一化(Unified)的運算單元或運算網路，可經配置而專屬進行一運算處理作業。其中，複數個橋接運算單元210、211、212及配屬運算單元220、221、222經統一化處理而具備相似的運算處理能力，並且通過網路化的組合運算，而可以用歸一化(Normalized)運算方式處理複雜的運算要求。亦即，橋接運算單元210、211、212及配屬運算單元220、221、222為高效能運算(HPC,High Performance Computing)系統。
於本發明實施例的分散式運算系統，運算處理操控裝置1依據橋接運算模組21的複數個橋接運算單元210、211、212工作狀態反饋及配屬運算模組22的複數個配屬運算單元220、221、222工作狀態反饋，而將資訊裝置D的待處理資訊予以分配且調度閒置的橋接運算單元210、211、212且/或配屬運算單元220、221、222而執行待處理資訊的運算處理。因此，運算處理操控裝置1使得運算叢集裝置2的複數個運算單元的運算負載得以均衡而致運算叢集裝置2整體的工作效率獲得提升。
並且，運算處理操控裝置1的資訊演算模組12經配置而加密待處理資訊及解密運算處理結果，而使運算處理操控裝置1與運算叢集裝置2之間的資訊傳輸形成安全的資訊連接。因此，即使運算叢集裝置2必須為多台資訊裝置 D進行不同的運算處理，藉由運算處理操控裝置1對於待處理資訊的加密、解密而防止一資訊裝置D的重要資訊因資訊傳輸而直接洩漏至另一資訊裝置D的可能性產生。
此外，橋接運算單元210、211、212與配屬運算單元220、221、222間的連接是單向資訊傳輸，使得運算叢集裝置2內部的資訊傳輸能夠快速而具有效率從而有助於分散式運算系統效率的提升。
以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

Claims (6)

  1. 一種分散式運算系統，包含：運算處理操控裝置，包含一資訊演算模組，該運算處理操控裝置經配置而於一資訊裝置連接該運算處理操控裝置時而接收來自該資訊裝置的一待處理資訊，且將該待處理資訊分配為個別作為待處理任務的複數個待處理資訊，該資訊演算模組經配置而將複數個該待處理資訊予以加密處理而得出複數個待處理加密資訊；以及運算叢集裝置，包含至少一個橋接運算模組及至少一個配屬運算模組，該橋接運算模組包含為串列連接的複數個橋接運算單元而為串列通訊，該運算處理操控裝置連接複數個該橋接運算單元中位於連接端部的一個端部橋接運算單元，該配屬運算模組包含為串列連接的複數個配屬運算單元而為串列通訊，複數個該配屬運算單元中位於連接端部的一個端部配屬運算單元係連接於該端部橋接運算單元而接收該待處理加密資訊，其中該運算處理操控裝置係監控該橋接運算模組所屬之各個該橋接運算單元的工作狀態及該配屬運算模組所屬之各個配屬運算單元的工作狀態，而獲得該橋接運算模組所屬之各個橋接運算單元的工作狀態反饋及該配屬運算模組所屬之各個配屬運算單元的工作狀態反饋，藉此以依據該橋接運算模組所屬之各個橋接運算單元的工作狀態反饋及該配屬運算模組所屬之各個配屬運算單元的工作狀態反饋而將複數個該待處理加密資訊指派至工作狀態為空閒的該橋接運算單元且/或工作狀態為空閒的該配屬運算單元，而獲得個別來自各個該橋接運算單元及個別來自各個該配屬運算單元的複數個運算處理結果，該端部橋接運算單元經配置而將複數個該運算處理結果回傳至該運算處理操控裝置，該資訊演算模組經配置而將複數個該運算處理結果予以解密處理，該運算處理操控裝置經配置而由解密的複數個該運算處理結果獲得一運算處理解密資訊且將該運算處理解密資訊回傳該資訊裝置。
  2. 如請求項第1項所述之分散式運算系統，其中複數個該橋接運算單元呈一直線排列且相鄰的兩個該橋接運算單元彼此資訊連接，該端部橋接運算單元經配置而位於該直線的一端處，位於該直線的另一端處的橋接運算單元經配置而資訊連接於該端部橋接運算單元而回傳複數個該橋接運算單元的運算處理結果至該運算處理操控裝置。
  3. 如請求項第1項所述之分散式運算系統，其中複數個該配屬運算單元呈一直線排列且相鄰的兩個該配屬運算單元彼此資訊連接，該端部配屬運算單元經配置而位於該直線的一端部，位於該直線的另一端處的配屬運算單元經配置而資訊連接該端部橋接運算單元，藉此而將由複數個該配屬運算單元所獲得的運算處理結果經過該端部橋接運算單元而回傳至該運算處理操控裝置。
  4. 如請求項第1項所述之分散式運算系統，其中該運算處理操控裝置更包含一資訊傳輸模組，經配置而連接該資訊裝置及該資訊演算模組，而將該待處理資訊傳送至該資訊演算模組進行加密且將解密的該運算處理解密資訊回傳該資訊裝置。
  5. 如請求項第1項所述之分散式運算系統，其中複數個該橋接運算單元及複數個該配屬運算單元為棋盤式的矩陣排列。
  6. 如請求項第1項所述之分散式運算系統，其中該橋接運算單元及該配屬運算單元為統一化處理單元或運算網路，且經配置而專屬進行一運算處理作業。
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