This paper designs and implements a message passing library called JMPI (Java Message Passing Interface) which complies with MPJ (Message Passing in Java), the MPI standard Specification for Java language, This library provides some graphic user interface tools to enable parallel computing environments to be configured very simply by their administrators and JMPI applications to be executed very conveniently. Also in this paper, we implement two versions of systems using Socket and RPC which are both typical distributed system communication mechanisms and with three benchmark applications, compare performance of these systems with that of an existing system JPVM depending on the increasing number of the computers. Experimental results show that our systems outperform JPVM system in terms of various aspects and that the most efficient processing speedup can be obtained by increasing the number of the computers in consideration of network traffic through processing evaluation. Finally, we can see that, as the number of computers increases, using RMI to transmit a message is more effective than using object streams attached to sockets to transmit a message.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.1B
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pp.86-92
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2011
In this paper, we propose a novel hardware MPI(Message Passing Interface) unit which supports message passing in multiprocessor system which use distributed memory architecture. MPI Hardware unit processes data synchronization, transmission and completion, and it supports processor non-blocking operation so it reduces overhead according to synchronization. Additionally, MPI hardware unit combines ready entry, request entry, reserve entry which save and manage the synchronized messages and performs the multiple outstanding issue and out of order completion. According to BFM(Bus Functional Model) simulation result, the performance is increased by 25% on many to many communication. After we designed MPI unit using HDL, with synopsys design compiler we synthesized, and for synthesis library we used MagnaChip $0.18{\mu}m$. And then we making prototype chip. The proposed message transmission interface hardware shows high performance for its increase in size. Thus, as we consider low-cost design and scalability, MPI hardware unit is useful in increasing overall performance of embedded MPSoC(Multi-Processor System-on-Chip).
Resource sharing is a major advantage of distributed computing. However, a distributed computing system may have some physical or virtual resource that may be accessible by a single process at a time. The mutual exclusion issue is to ensure that no more than one process at a time is allowed to access some shared resource. The article proposes a token-based mutual exclusion algorithm for the clustered mobile ad hoc networks (MANETs). The mechanism that is adapted to handle token passing at the inter-cluster level is different from that at the intra-cluster level. It makes our algorithm message efficient and thus suitable for MANETs. In the interest of efficiency, we implemented a centralized token passing scheme at the intra-cluster level. The centralized schemes are inherently failure prone. Thus, we have presented an intra-cluster token passing scheme that is able to tolerate a failure. In order to enhance reliability, we applied a distributed token circulation scheme at the inter-cluster level. More importantly, the message complexity of the proposed algorithm is independent of N, which is the total number of nodes in the system. Also, under a heavy load, it turns out to be inversely proportional to n, which is the (average) number of nodes per each cluster. We substantiated our claim with the correctness proof, complexity analysis, and simulation results. In the end, we present a simple approach to make our protocol fault tolerant.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.2
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pp.191-197
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2015
The message passing interface (MPI) and hybrid programming models for the parallel computation of a pressure equation were compared in a distributed memory system. Both models were based on domain decomposition, and two numbers of the sub-domain were selected by considering the efficiency of the hybrid model. The parallel performances for various problem sizes were measured using up to 96 threads. It was found that in addition to the cache-memory size, the overhead of the MPI communication/OpenMP directives affected the parallel performance. For small problems, the parallel performance was low because the percentage of the overhead of the MPI communication/OpenMP directives increased as the number of threads increased, and MPI was better than the hybrid model because it had a smaller communication overhead. For large problems, the parallel performance was high because, in addition to the cache effect, the percentage of the communication overhead was relatively low compared to that for small problems, and the hybrid model was better than MPI because the communication overhead of MPI was more dominant than that of the OpenMP directives in the hybrid model.
Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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2003.11a
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pp.73-78
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2003
In this research, we implement Realtime Air Diffusion Prediction System which is a parallel Fortran model running on distributed-memory parallel computers. The system is designed for air diffusion simulations with four-dimensional data assimilation. For regional air quality forecasting a series of dynamic downscaling technique is adopted using the NCAR/Penn. State MM5 model which is an atmospheric model. The realtime initial data have been provided daily from the KMA (Korean Meteorological Administration) global spectral model output. It takes huge resources of computation to get 24 hour air quality forecast with this four step dynamic downscaling (27km, 9km, 3km, and lkm). Parallel implementation of the realtime system is imperative to achieve increased throughput since the realtime system have to be performed which correct timing behavior and the sequential code requires a large amount of CPU time for typical simulations. The parallel system uses MPI (Message Passing Interface), a standard library to support high-level routines for message passing. We validate the parallel model by comparing it with the sequential model. For realtime running, we implement a cluster computer which is a distributed-memory parallel computer that links high-performance PCs with high-speed interconnection networks. We use 32 2-CPU nodes and a Myrinet network for the cluster. Since cluster computers more cost effective than conventional distributed parallel computers, we can build a dedicated realtime computer. The system also includes web based Gill (Graphic User Interface) for convenient system management and performance monitoring so that end-users can restart the system easily when the system faults. Performance of the parallel model is analyzed by comparing its execution time with the sequential model, and by calculating communication overhead and load imbalance, which are common problems in parallel processing. Performance analysis is carried out on our cluster which has 32 2-CPU nodes.
This paper describes the design and implementation of a grid system META (Metacomputing Environment using Test-run of Application) which facilitates the execution of a CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis program on distributed environment. The grid system META allows the CFD program developers can access the computing resources distributed over the network just like one computer system. The research issues involved in the grid computing include fault-tolerance, computing resource selection, and user-interface design. In this paper, we exploits an automatic resource selection scheme for executing the parallel SPMD (Single Program Multiple Data) application written in MPI (Message Passing Interface). The proposed resource selection scheme is informed from the network latency time and the elapsed time of the kernel loop attained from test-run. The network latency time highly influences the executional performance when a parallel program is distributed and executed over several systems. The elapsed time of the kernel loop can be used as an estimator of the whole execution time of the CFD Program due to a common characteristic of CFD programs. The kernel loop consumes over 90% of the whole execution time of a CFD program.
Parallel implementation and performance assessment of the grid assembly in a structured chimera grid approach is studied. The grid assembly process, involving hole cutting and searching donor, is parallelized on the PC cluster. A message passing programming model based on the MPI library is implemented using the single program multiple data(SPMD) paradigm. The coarse-grained communication is optimized with the minimized memory allocation because that the parallel grid assembly can access the decomposed geometry data in other processors by only message passing in the distributed memory system such as a PC cluster. The grid assembly workload is based on the static load balancing tied to flow solver. A goal of this work is a development of parallelized grid assembly that is suited for handling multiple moving body problems with large grid size.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.2
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pp.659-679
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2015
Distributed applications are composed of multiple nodes, which exchange information with individual nodes through message passing. Compared with traditional applications, distributed applications have more complex behavior patterns because a large number of interactions and concurrent behaviors exist among their distributed nodes. Thus, it is difficult to detect anomalous behaviors and determine the location and scope of abnormal nodes, and some attacks and misuse cannot be detected. To address this problem, we introduce a method for detecting anomalous behaviors based on process algebra. We specify the architecture of the behavior detection model and the detection algorithm. The anomalous behavior detection and analysis demonstrate that our method is a good discriminator between normal and anomalous behavior characteristics of distributed applications. Performance evaluation shows that the proposed method enhances efficiency without security degradation.
We implement Realtime Air Diffusion Prediction System which is designed for air diffusion simulations with four-dimensional data assimilation. For realtime running, we parallelize the system using MPI (Message Passing Interface) on distributed-memory parallel computers and build a cluster computer which links high-performance PCs with high-speed interconnection networks. We use 162CPU nodes and a Myrinet network for the cluster
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.14
no.5
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pp.19-32
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2009
In this paper, we design thin-client framework capable of application sharing & data access on the Internet, and apply related skills, such as X windows system, pseudo server, CODA file system, MPI(Message Passing Interface). We suggest a framework for the thin client to access data produced by working on a server optimally as well as to run server side application, even in the case of network down. Additionally, it needed to reflect all local computing changes to remote server when network is restored. To design thin client framework with these characteristics, in this paper, we apply distributed pseudo server and CODA file system to our framework, also utilize MPI for the purpose of more efficient computing & management. It allows for implementation of network independent computing environment of thin client, also provide scalable application service to numerous user through the elimination of bottleneck on caused by server overload. In this paper, we discuss the implementing method of thin client framework in detail.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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