پیاده‌سازی سامانه‌های موازی و توزیع‌شده ۲۰۲۳
Implementing Parallel and Distributed Systems 2023

سیستم‌های موازی و توزیع‌شده (PADS) از روزهای نخست علوم محاسباتی و ابررایانه‌ها، تا گستره‌ی وسیعی از الگوهای نوین محاسباتی تکامل یافته‌اند. هر یک از این الگوها برای حل مسائل خاص یا پاسخگویی به نیازهای کاربردی، از جمله سیستم‌های توزیع‌شده، محاسبات موازی و محاسبات خوشه‌ای (که عموماً با عنوان محاسبات با کارایی بالا یا HPC شناخته می‌شوند) به کار گرفته می‌شوند. الگوهای محاسبات شبکه‌ای، ابری و مهی، مهم‌ترین نمونه‌های این سیستم‌های موازی و توزیع‌شده هستند که در عمل، مفاهیم مشترکی را به اشتراک می‌گذارند.

معماری‌های چند هسته‌ای، ابررایانه‌های مبتنی بر خوشه‌های چند هسته‌ای و الگوهای محاسبات ابری در این عصر از رایانه‌های اگزاسکیل، تأثیر شگرفی بر نحوه به‌کارگیری محاسبات در علم و دانشگاه (مانند محاسبات علمی و شبیه‌سازی‌های بزرگ‌مقیاس) داشته‌اند. کتاب پیاده‌سازی سیستم‌های موازی و توزیع‌شده، زیرساخت PADSی را با نام Parvicursor ارائه می‌دهد که می‌تواند ساخت چنین سیستم‌های توزیع‌شده موازی مقیاس‌پذیر و با کارایی بالا مانند HPC، شبکه‌ای و محاسبات ابری را تسهیل کند.

این کتاب، مدل‌های برنامه‌نویسی موازی، تکنیک‌ها، ابزارها، چارچوب‌های توسعه و مفاهیم پیشرفته‌ی سیستم‌های رایانه‌ای موازی مورد استفاده در ساخت سیستم‌های توزیع‌شده و HPC را پوشش می‌دهد. این کتاب، نقشه راهی را برای توسعه‌ی برنامه‌های کاربردی سرویس‌گیرنده-سرویس‌دهنده با کارایی بالا برای محیط‌های توزیع‌شده مشخص می‌کند و رویه‌های گام‌به‌گام برای ساخت یک پلتفرم C++ بومی و شیءگرا را ارائه می‌دهد.

ویژگی‌ها:

• دیدگاه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در مورد موازات
• برنامه‌نویسی موازی برای پردازنده‌های چند هسته‌ای، شبکه‌های کامپیوتری و سیستم‌های ذخیره‌سازی
• چارچوب Parvicursor.NET: یک پیاده‌سازی جزئی، بومی و بین پلتفرمی C++ از چارچوب .NET
• xThread: یک مدل برنامه‌نویسی thread توزیع‌شده با ترکیب موازی‌سازی سطح thread و مدل‌های برنامه‌نویسی حافظه توزیع‌شده
• xDFS: یک چارچوب بومی بین پلتفرمی برای انتقال کارآمد فایل
• برنامه‌نویسی موازی برای سیستم‌های HPC و ابررایانه‌ها با استفاده از رابط پیام‌رسانی (MPI)

با تمرکز بر سرعت انتقال داده که از توان محاسباتی پردازنده‌های چند هسته‌ای و معماری‌های پیشرفته‌ی سیستم-روی-یک-چیپ (SoC) بهره می‌برد، توضیح می‌دهد که چگونه یک زیرساخت کم‌مصرف از نظر انرژی را پیاده‌سازی کرد و نحوه‌ی توزیع threadها بین گره‌های ابری را بررسی می‌کند. این کتاب با رویکردی محکم به طراحی و پیاده‌سازی، مرجعی کامل برای طراحی، پیاده‌سازی و استقرار این سیستم‌های بسیار پیچیده است.

Parallel and distributed systems (PADS) have evolved from the early days of computational science and supercomputers to a wide range of novel computing paradigms, each of which is exploited to tackle specific problems or application needs, including distributed systems, parallel computing, and cluster computing, generally called high-performance computing (HPC). Grid, Cloud, and Fog computing patterns are the most important of these PADS paradigms, which share common concepts in practice.

Many-core architectures, multi-core cluster-based supercomputers, and Cloud Computing paradigms in this era of exascale computers have tremendously influenced the way computing is applied in science and academia (e.g., scientific computing and large-scale simulations). Implementing Parallel and Distributed Systems presents a PADS infrastructure known as Parvicursor that can facilitate the construction of such scalable and high-performance parallel distributed systems as HPC, Grid, and Cloud Computing.

This book covers parallel programming models, techniques, tools, development frameworks, and advanced concepts of parallel computer systems used in the construction of distributed and HPC systems. It specifies a roadmap for developing high-performance client-server applications for distributed environments and supplies step-by-step procedures for constructing a native and object-oriented C++ platform.

FEATURES:

• Hardware and software perspectives on parallelism
• Parallel programming many-core processors, computer networks and storage systems
• Parvicursor.NET Framework: a partial, native, and cross-platform C++ implementation of the .NET Framework
• xThread: a distributed thread programming model by combining thread-level parallelism and distributed memory programming models
• xDFS: a native cross-platform framework for efficient file transfer
• Parallel programming for HPC systems and supercomputers using message passing interface (MPI)

Focusing on data transmission speed that exploits the computing power of multicore processors and cutting-edge system-on-chip (SoC) architectures, it explains how to implement an energy-efficient infrastructure and examines distributing threads amongst Cloud nodes. Taking a solid approach to design and implementation, this book is a complete reference for designing, implementing, and deploying these very complicated systems.