MATLAB局域网集群构建与并行计算优化

"该文档主要讲述了如何基于MATLAB构建一个局域网集群的并行计算平台，特别是针对科学计算需求。文章提到了并行计算在MATLAB环境中的重要性，以及如何利用大粒度的并行计算来降低程序复杂性和提高效率。文中还介绍了Parallel Computing Toolbox和Optimization Toolbox等工具在多核计算机和集群上的应用，以解决密集型计算优化问题。此外，文档详细阐述了搭建平台所需的软硬件环境，包括利用实验室的四台机器组成松散耦合的局域网集群，以及安装Parallel Computing Toolbox和Optimization Toolbox等必要的软件组件。调度器的角色和工作原理也被提及，例如使用MathWorks的JobManager或第三方调度程序，以及在节点上安装MATLAB Distributed Computing Server (MDCS)来实现作业的分发和结果归约。" 基于MATLAB的局域网集群构建涉及到的关键知识点如下： 1. **MATLAB并行计算**：MATLAB提供了并行计算工具箱，使得用户可以在多核计算机或集群上进行并行计算，以提升计算效率，尤其适用于科学计算场景。 2. **Parallel Computing Toolbox**：这是MATLAB的一个扩展工具箱，用于支持并行计算，包括并行任务的分配、执行和结果收集。它使得用户能够利用多核处理器或计算机集群资源，而无需深入了解底层并行编程细节。 3. **Optimization Toolbox**：这个工具箱包含了一系列优化算法，与Parallel Computing Toolbox结合，可以在并行环境下解决大规模优化问题，尤其适合处理密集型计算任务。 4. **大粒度并行计算**：在构建并行计算环境时，采用大粒度的并行策略可以减少通信开销，提高效率。这意味着将计算任务分解成较大的独立部分，每个部分在不同的处理器上独立执行。 5. **平台软硬件环境**：构建局域网集群通常利用实验室现有的计算资源，通过网络连接多台计算机，形成松散耦合的系统。每台机器需要安装相应的软件，如MATLAB、Parallel Computing Toolbox和Optimization Toolbox。调度器（如JobManager）和MATLAB Distributed Computing Server (MDCS)是关键组件，负责任务调度和结果管理。 6. **作业调度器**：调度器是并行计算平台的核心，负责管理作业队列，将任务分配给各个工作节点（worker），并收集结果。它可以是MathWorks的JobManager，也可以是第三方软件如Platform LSF、CCS、Altair PBS Pro等。 7. **MATLAB Distributed Computing Server (MDCS)**：MDCS是MATLAB的并行计算服务器，允许在多台机器上运行MATLAB任务，必须在所有参与并行计算的节点上安装并启动MDCE服务。 8. **并行编程模型**：在这种环境中，客户机（安装了所需工具箱的机器）进行并行程序设计和任务划分，而调度器负责任务的分发和监控，工作节点执行计算任务并返回结果。 通过这样的局域网集群构建，用户可以利用有限的硬件资源，实现高效、分布式的大规模计算任务，尤其对于那些需要高性能计算的MATLAB应用来说，这是一个经济且实用的解决方案。