Details

В работе представлен проект суперкомпьютерной СУБД «Катарсис», указана его цель, обоснована актуальность и описана архитектура. Для этого произведён анализ суперкомпьютерных технологий и существующих СУБД. Показаны преимущества, которые даёт реализация высокопроизводительных вычислений внутри суперкомпьютерной СУБД. Для эффективной реализации численного решения дифференциальных уравнений в ССУБД «Катарсис» произведён анализ численных методов решения дифференциальных уравнений, с акцентом на их параллельном вычислении. Для поддержки параллельных вычислений внутри ССУБД реализован планировщик, который позволяет распределять выполнение параллельных операции по нескольким, наиболее подходящим для этого, вычислительным узлам. Реализован оператор Parallel Apply (PAPPLY), который позволяет применять массово-параллельные операции к данным. Реализованы операции численного решения дифференциальных уравнений в ССУБД «Катарсис». В их числе параллельный метод parareal. Результаты работы были получены с использованием вычислительных ресурсов суперкомпьютерного центра Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (www.spbstu.ru).

This paper presents the project of supercomputer DBMS Catharsis, specifies its purpose, describes its relevance and architecture. For this purpose, supercomputer technologies and existing DBMSs are analyzed. The advantages of implementing high-performance computing inside a supercomputer DBMS are shown. In order to effectively implement the numerical solution of differential equations in the Catharsis SDBMS, numerical methods for solving differential equations are analyzed, with emphasis on their parallel computation. To support parallel calculations inside the SDBMS, a scheduler is implemented which allows distributing the execution of parallel operations to multiple, most suitable for this purpose, computational nodes. The Parallel Apply (PAPPLY) operator is implemented, which allows you to apply massively parallel operations to the data in SDBMS. The operations of numerical solution of differential equations in the SDBMS. These include the parallel parareal method. The results of the work were obtained using computational resources of the supercomputing center of Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University (www.spbstu.ru).

• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ОБЗОР СУПЕРКОМПЬЮТЕРНОЙ СУБД «КАТАРСИС»
  • 1.1 Обзор суперкомпьютерных технологий
    • 1.1.1 Массово-параллельные системы (MPP)
    • 1.1.2 Симметричные мультипроцессорные системы (SMP)
    • 1.1.3 Системы с неоднородным доступом к памяти (NUMA)
    • 1.1.4 Параллельные векторные системы (PVP)
  • 1.2 Анализ существующих СУБД
    • 1.2.1 Реляционные СУБД
    • 1.2.2 Нереляционные СУБД (NoSQL)
    • 1.2.3 СУБД на основе MapReduce
  • 1.3 Реализация реляционных операций
    • 1.3.1 Реляционная алгебра
    • 1.3.2 Конвейерная обработка
    • 1.3.3 Оптимизация запросов
  • 1.4 Обзор особенностей ССУБД «Катарсис»
  • ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1
• ГЛАВА 2. ОБЗОР МЕТОДОВ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
  • 2.1 Последовательные методы
    • 2.1.1 Метод Эйлера
    • 2.1.2 Методы Адамса
    • 2.1.3 Методы Руне-Кутты
    • 2.1.4 Spectral Deferred Corrections (SDC)
  • 2.2 Параллельные методы
    • 2.2.1 Parareal
    • 2.2.2 Parallel implicit time-integrator (PITA)
    • 2.2.3 Parareal и SDC
    • 2.2.4 PFASST
  • ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2
• ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ В ССУБД «КАТАРСИС»
  • 3.1 Средства и способы реализации
  • 3.2 Планировщик параллельного исполнения
  • 3.3 Численные методы в ССУБД «Катарсис»
  • 3.4 Оператор PAPPLY
  • 3.5 Результаты
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ