气象卫星监测数据报文并行处理关键技术研究

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近年来,气象卫星监测数据报文(简称气象报文)呈现出爆发式的增长,并且气象报文的传输具有突发性等特点,对数据处理实时性的要求越来越高。使用高性能集群处理气象卫星监测数据取得了良好的效果,但现有的任务调度算法存在不同程度的节点负载不均衡的问题。为解决上述问题,本文在深入研究经典的加权最小连接调度算法的基础上,提出一种基于节点硬件性能和负载的动态优先级调度算法,然后以该调度算法为核心设计针对气象报文的分布式并行处理模型。实验证明,该并行处理模型具有更好的负载均衡效果。本文的主要工作与贡献如下:(1)研究已有的调度算法,针对这些调度算法存在负载不均衡的问题,对加权最小连接算法适当改进,提出了一种新的负载均衡算法。当任务数达到一定量时,改进的负载均衡算法具有更少的任务平均等待响应时间,并且随着任务数的增加,效果越来越明显。(2)以改进的任务调度算法为核心,针对气象报文具有同类报文格式固定,处理时间大致相当等特点,设计一个气象报文分布式并行处理模型,大量测试表明,该模型显著提高了处理数据的吞吐量,充分利用了各节点的资源,减少了任务的平均等待响应时间。(3)该模型已成功应用到新一代民用航空气象信息处理与传输系统上,通过了专家组的验收并获得了一致好评。
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