[发明专利]一种计算机集群系统及其并行计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及集群技术领域，特别涉及一种计算机集群系统及其并行计算方法。

背景技术

当前，随着信息时代的发展，信息数据越来越多，与此同时，人们也迫切需要对信息数据进行大批量的处理。为了适应这个迫切的需求，计算机集群技术应运而生，计算机集群技术既能够提高数据的处理量，也能够提升计算机系统的可靠性，应用范围越来越广。

然而，现有计算机集群系统的负载均衡能力和运行效率有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种计算机集群系统及其并行计算方法，进一步提升了计算机集群系统的负载均衡能力和运行效率。其具体方案如下：

一种计算机集群系统，包括共享存储设备和至少一个计算节点；每个计算节点中均包括CPU和至少一个FPGA；其中，

所述共享存储设备，用于对待计算数据进行存储；

任一计算节点中的CPU，用于从所述共享存储设备中读取与该计算节点的当前计算能力相适应的待计算数据，并将读取到的待计算数据分发至该计算节点中的FPGA；

任一计算节点中的每个FPGA，用于对该计算节点中的CPU所分发的待计算数据进行相应的计算处理，以得到相应的计算结果。

可选的，所述共享存储设备，包括：

数据获取单元，用于获取初始待计算数据；

数据块划分单元，用于以单片FPGA的单次计算能力作为数据块划分依据，对所述初始待计算数据进行数据块划分处理，以使划分处理后所得到的每一数据块的大小与单片FPGA的单次计算能力相适应；

数据块存储单元，用于对划分处理后得到的所有数据块进行存储。

可选的，任一计算节点中的CPU，包括：

计算能力确定单元，用于根据该计算节点的当前负载，确定出该计算节点的当前计算能力；

数据块读取单元，用于从所述共享存储设备中读取与该计算节点的当前计算能力相适应的数据块，并将读取到的数据块保存至该计算节点的本地内存中；

FPGA监视单元，用于监视该计算节点中的每个FPGA的当前工作状态；

数据块分发单元，用于当所述FPGA监视单元监视到当前任一FPGA处于空闲状态，则将位于所述本地内存中的一个数据块传送至该FPGA，以利用该FPGA对接收到的数据块进行相应的计算处理。

可选的，每个计算节点均通过远程网络与所述共享存储设备进行数据通信。

本发明还公开了一种并行计算方法，应用于包括共享存储设备和至少一个计算节点的计算机集群系统；所述方法包括：

确定每个计算节点的当前计算能力；

从所述共享存储设备中分别提取出与每个计算节点的当前计算能力相适应的待计算数据；

将提取出的待计算数据分发至位于相应计算节点中的FPGA，以利用该计算节点中的每个FPGA对接收到的待计算数据进行相应的计算处理，以得到相应的计算结果。

可选的，所述共享存储设备对待计算数据的存储过程，包括：

获取初始待计算数据；

以单片FPGA的单次计算能力作为数据块划分依据，对所述初始待计算数据进行数据块划分处理，以使划分处理后所得到的每一数据块的大小与单片FPGA的单次计算能力相适应；

对划分处理后得到的所有数据块进行存储。

可选的，所述从所述共享存储设备中分别提取出与每个计算节点的当前计算能力相适应的待计算数据的过程，包括：

确定出每个计算节点的当前计算能力；

从所述共享存储设备中分别读取与每个计算节点的当前计算能力相适应的数据块，并将读取到的数据块分别保存至相应计算节点的本地内存中。

可选的，所述将提取出的待计算数据分发至位于相应计算节点中的FPGA的过程，包括：

监视目标计算节点中的每个FPGA的当前工作状态；

当监视到当前所述目标计算节点中的任一FPGA处于空闲状态，则将位于所述目标计算节点的本地内存中的一个数据块传送至该FPGA，以利用该FPGA对接收到的数据块进行相应的计算处理；

其中，所述目标计算节点为所述计算机集群系统中的任一计算节点。

可选的，所述确定出每个计算节点的当前计算能力的过程，包括：

根据每个计算节点的当前负载，确定出每个计算节点的当前计算能力。

可选的，所述从所述共享存储设备中分别提取出与每个计算节点的当前计算能力相适应的待计算数据的过程，包括：