集群系统简单的说就是由各种各样通用的商业化部件通过网络互连的方式组成。集群系统以其高可扩展性、高可用性以及高性价比等优点逐渐成为高性能计算机体系结构的发展趋势。随着集群间通信量的不断增大,担负着联系各个节点并传输消息重任的集群通信系统的效率,直接影响到整个集群系统的性能,因此优化集群通信系统成为关注的焦点。组通信是当前最流行的优化集群节点间通信的方法,在MPICH中专门的提供了组通信的接口,并出现了各种具有代表性的算法,像Bruck算法、环算法、递归倍增算法、成对互换算法等。本文围绕如何优化组通信的方法展开研究工作,主要内容包括:1.分析了集群通信系统目前研究的现状,同时介绍了组通信发展概况,并详细阐述了集群系统应用于并行计算中的消息传递方式。2.具体的分析了组通信中四种典型算法,环算法、递归倍增算法、邻居交换算法、Bruck算法的算法思想和通信性能,并结合MPICH2-1.0.8源码深入分析了组通信的通信机制。说明优化组通信对提高集群系统性能的影响,并总结归纳优化方法。3.通过分析四种算法的性能,分别对全互换通信和全收集通信提出改进算法。全互换通信中改进算法采用递归倍增的创建子进程,通过增加通信进程数目来减少通信次数。对比分析改进算法与成对互换算法的通信次数,改进算法的通信次数是成对互换算法的一半。全收集通信中的优化算法是将环算法和邻居交换算法相结合,让新算法首先通过执行一步环算法操作,使每个进程都有2个数据,然后调用邻居交换算法,使每次交换的数据量以2的幂次方递增。对比分析结果表明新算法在长消息通信时的性能比邻居交换算法和环算法的性能优化,尤其当参与通信进程数为2的幂次方时,优化算法的性能达到最优。