臺灣博碩士論文加值系統

對等式系統由於擁有資源共享的特性，已被大量使用在檔案分享和即時通訊等相關應用上，但發展計算相關分享的應用系統卻不普遍，因此本論文使用Java程式語言實作對等式系統共享計算資源，並發展平行程式設計樣式，透過UML描述，輔助使用者開發平行程式。本研究使用集中式對等式系統架構，發展平行計算應用分享系統；此系統透過計算節點索引伺服器幫助各個計算節點相互連接，使計算節點之間可以分擔彼此計算工作。藉由平行程式的效能量測，我們發現本系統的速度提升值呈現線性的成長。同時為了進一步幫助使用者開發平行程式，本研究發展平行程式設計樣式，並且以新的計算問題為範例，說明本研究的平行程式設計樣式的有效性。期望本研究藉由對等式平行計算系統和平行程式設計樣式的提出，可以幫助使用者廣泛的使用對等式平行計算的分享應用。

The peer-to-peer systems which have the resources sharing characteristics are applied massively in the file sharing and instant messageing, but few developments have been focused on computing sharing. Therefore this thesis used the Java programming language to implement the peer-to-peer system that enables sharing computation resources. Fourthermore, we developed parallel program design patterns, through the Unified Modeling Language (UML) description, to assist the users to implement parallel programs. We used centralized peer-to-peer architecture to develop a parallel computing application system; this system helps each peer to join each computing group dynamically through the index server and to enable possible computing sharing between the peers. Through parallel program benchmarking, we found that linear speedup presents in our system. In order to help users to develop the parallel program, we also developed the parallel program design patterns. In addition, we took new computing problems as example to show the efficiency of our design patterns. This thesis proposed the peer-to-peer parallel computing system and parallel program design patterns. We hope our research can help users to use and develop peer-to-peer parallel computing application system efficiently.

指導教授推薦書……………………………………………………
口試委員會審定書.................................
博碩士論文電子檔案上網授權書 iii
長庚大學博碩士紙本論文著作授權書 iv
致謝 v
摘要 vi
Abstract vii
目次 viii
圖目次 xiii
表目次 xviii
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究流程 4
第二章 相關研究 6
2.1 對等式系統 6
2.1.1 對等式架構 7
2.1.2 網路連線中介服務 9
2.1.3 對等式系統在計算分享上的應用 12
2.2 平行程式 14
2.2.1 平行程式設計 15
2.2.2 平行程式實作 17
2.2.3 平行程式效能評估 18
2.3 物件導向設計樣式 19
2.3.1 創造設計樣式 21
2.3.2 結構設計樣式 21
2.3.3 行為設計樣式 22
2.4 本章小結 23
2.4.1 對等式平行計算系統架構說明 24
2.4.2 平行程式設計樣式開發流程說明 25
第三章 對等式平行計算系統開發 27
3.1 系統需求分析 27
3.1.1 計算節點索引伺服器需求分析 28
3.1.2 計算節點需求分析 29
3.2 系統分析 30
3.2.1 系統類別結構分析 30
3.2.2 系統計算流程分析 31
3.2.3 系統物件互動分析 32
3.2.4 計算節點使用狀態分析 33
3.3 系統設計 34
3.3.1 網路連線設計 35
3.3.2 資料庫設計 38
3.3.3 系統安全設計 42
3.4 系統實作 44
3.4.1 系統套件設定 45
3.4.2 系統元件設定 47
3.4.3 系統部署設定 48
3.5 系統功能說明 50
3.5.1 計算節點索引伺服器 51
3.5.2 計算節點 56
3.6 本章小結 66
第四章 對等式平行計算系統效能評估 68
4.1 標竿程式 68
4.1.1皇后問題 68
4.1.2 騎士旅遊問題 72
4.1.3 所有最短路徑問題 76
4.2 效能模擬測試 81
4.2.1 實驗環境 81
4.2.2 效能測試 83
4.3 本章小結 88
第五章 平行程式設計樣式開發 91
5.1 平行程式設計樣式說明 92
5.1.1 Task Creation設計樣式 93
5.1.2 Task Assignment設計樣式 97
5.1.3 Task Distribution設計樣式 101
5.2 平行程式設計樣式應用 105
5.2.1 範例程式 105
5.2.2 Task Creation設計樣式使用 112
5.2.3 Task Assignment設計樣式使用 114
5.2.4 Task Distribution設計樣式使用 116
5.2.5 效能測試 119
5.3 本章小節 121
第六章 結論與未來展望 123
6.1 結論 123
6.2 未來展望 124
參考文獻 125

1.Bennett, S., McRobb, S., Farmer, R., 2002, Object-Oriented Systems Analysis And Design Using UML, (2st Ed), McGraw-Hill.
2.Booch, G., Rumbaugh, J., Jacobson, I., 1999, The Unified Modeling Language User Guide, Addison Wesley.
3.Brookshier, D., Govoni, D., Krishnan N., 2002, JXTA：JavaTM P2P Programming, SAMS.
4.Couloris, G., Dollimore, J., Kindberg, T., 2001, Distributed Systems Concepts and Design, Addison Wesley.
5.Dreamtech Software Team, 2002, Peer-to-Peer Application Development: Cracking the Code, Hungry Minds.
6.Erbas, C., Sarkeshik, S., Tanik, M.M., 1992, DIFFERENT PERSPECTIVES OF THE N-QUEENS PROBLEM, Proc. of the ACM 1992 Computer Science Conference, pp. 99-108.
7.Foster, I., 1995, Designing And Building Parallel Programs, Addison Wesley.
8.France, R.B., Kim, D.K., Ghosh, S., Song, E., 2003, “A UML-Based Pattern Specification Technique”, Software Engineering, Vol. 30, pp. 193-206.
9.Gong, L., 2001, “JXTA: a network programming environment”, Internet Computing, Vol. 5, pp. 88-95.
10.Grosso, W., 2002, Java RMI, O’REILLY.
11.Harold, E.R., 200, Java Network Program, O’REILLY.
12.Hughes, M., Shoffner, M., Hamner, D., Bellur, W.U., 1999, JAVA Network Programming, Manning.
13.Huang, K.C., Wang, F.J., 1997, “Design Patterns for Parallel Computations of Master-Slave Model”, Proc. of Information, Communications and Signal Processing, Vol.3, pp. 1508-1521.
14.Joseph, J., Fellenstein, C., 2004, Grid Computing, Pearson Education.
15.Kalogeraki, V., Chen, F., 2004, “Managing distributed objects in peer-to-peer systems”, Network, Vol. 18, pp. 22-29.
16.Leuf, B., 2002, Peer to Peer Collaboration and Sharing over the Internet, Pearson Education.
17.Mattson, T.G., Sanders, B.A., Massingill B.L., 2004, Patterns For Parallel Programming, Addison Wesley.
18.Nicol, J.R., Wilkes, C.T., Manola, F.A., 1993, “Object orientation in heterogeneous distributed computing systems”, Computer, Vol. 26, pp. 57-67.
19.Patterson, DA., Hennessy, JL., 2005, Computer Organization And Design The Hardware/Software Interface, (3st Ed), Morgan Kaufmann.
20.Quinn, M.J., 2003, Parallel Programming In C With MPI And OpenMP, McGraw-Hill.
21.Sterling, T., 2002, Beowulf Cluster Computing with Windows, Latex.
22.Tanenbaum, A.S., Steen M.V., 2002, Distributed System Principles and Paradigms, Prenticed Hall.
23.Wan, J.Y., Sun, Y.Q., Xue, J.Y., 2000, “Expanding Design Pattern to Support Parallel Programming”, Proc. of Technology of Object-Oriented Languages and Systems, pp. 24-31.
24.Winn, T., Calder, P., 2002, ”Is This a Pattern?”, IEEE SOFTWARRE, Vol. 19, pp. 59-66.
25.Wilkinson, B., Allen, M., 2002, Parallel Program Techinques and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computers, Pearson Education.
26.河西朝雄 著，周明憲 譯，2002，Java於演算法與資料結構之實習應用，博碩文化股份有限公司。
27.周政宏，2001，Java程式建構的思維，文魁資訊股份有限公司。
28.結城 浩 著，李於青 譯，2005，Design Patterns於Java語言上的實習應用，博碩文化股份有限公司。
29.楊正甫，2000，物件導向分析與設計，松崗電腦圖書資料股份有限公司。
30.顏春煌，2004，JAVA網路程式設計，旗標出版股份有限公司。
31.Boinc, http://boinc.berkeley.edu/
32.Borderschess.org, http://www.borderschess.org/KnightTour.htm
33.GridCafe,
http://www2.twgrid.org/gridcafe/gridatCERN/gridatcern.htm
34.Grid.ORGTM, http://www.grid.org/home.htm
35.IBM, http://www.ibm.com/us/
36.SETI Institute, http://www.seti.org/site/pp.asp?c=ktJ2J9MMIsE&b=178025
37.Sun Developer Network,
http://java.sun.com/products/jdk/rmi/reference/docs/index.html
38.TeraGrid, http://www.teragrid.org/
39.Top500 Surpercomputer site, http://www.top500.org/
40.United DevicesTM, http://www.ud.com/home.htm