Linux局域网PC机并行计算实现与性能测试

"这篇文章主要探讨了在LINUX系统下如何构建PC机局域网并行计算环境，并进行了实际测试，以解决CFD（计算流体动力学）技术面临的计算资源需求问题。研究涉及LINUX操作系统的选择，局域网的组建，以及MPI（消息传递接口）在并行计算中的应用。实验结果显示，随着网格数量的增加，两台和四台计算机的并行效率分别显著提高，甚至出现超线性现象。" 在当前的科技领域，尤其是航空航天、环境科学和工程设计中，计算流体动力学（CFD）扮演着至关重要的角色。然而，复杂的CFD模拟往往需要大量的计算资源。传统的解决方案是依赖大型机或超级计算机，但高昂的成本限制了其普及。随着计算机技术与通讯技术的进步，利用高速局域网连接的个人计算机集群进行并行计算成为了一种经济且高效的替代方案。 本研究选择LINUX操作系统作为并行计算平台的基础，主要是因为LINUX系统的开放性、稳定性和高效性。相比于Windows，LINUX提供了更好的系统调优可能性和更广泛的应用支持，特别是对于并行计算和科学计算领域。文中提到的RHEL (Red Hat Enterprise Linux) 是一个被广泛认可的企业级LINUX发行版，适合大规模的并行计算任务。 在局域网的组建中，文章可能涉及了网络设备的选择、网络拓扑结构的设计以及网络通信协议的配置，这些都是确保并行计算效率的关键因素。MPI，作为并行计算的标准接口，使得分布在不同计算机上的进程能够相互通信，协调计算任务。MPI的实现涉及到编程模型的选择，如OpenMPI或MPICH，以及相应的编程接口学习。 实验部分，作者搭建了一个并行计算平台，使用了商用CFD软件进行性能测试。结果显示，当处理的网格数量超过50万个时，两台计算机的并行效率超过67.9%，四台计算机的并行效率超过52.8%。随着网格数量的增加，这个效率还在提升，接近200万个网格时，两台和四台计算机的并行效率分别达到了168.58%和145.62%，这表明并行计算不仅有效，而且在某些情况下可以超越单个计算节点的线性效率，出现了超线性现象，这通常是由于负载平衡和数据局部性的优化。 该研究为LINUX系统下的PC机局域网并行计算提供了一个可行且高效的解决方案，对于需要大量计算资源的CFD应用有着重大的实践意义。它降低了对昂贵大型计算设备的依赖，同时也展示了分布式计算在科研和工业中的潜力。未来的研究可能将进一步优化并行算法，提高资源利用率，以及适应更复杂的网络环境。