Automatic dynamic tuning of parallel/distributed applications on computational grids

Las aplicaciones paralelas presentan diversos problemas de prestaciones al ser cambiadas para ejecutar en entornos Grid. Las características del sistema pueden ser diferentes en cada ejecución y en algunos casos dentro de una misma ejecución. Los recursos remotos comparten enlaces de red y, los proc...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Fernandes de Carvalho Costa, Genaro
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2009
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/5771
Acceso en línea:http://www.tdx.cat/TDX-0217110-114706
http://hdl.handle.net/10803/5771
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Grid
Performance model
Dynamic tuning
Tecnologies
68
Descripción
Sumario:Las aplicaciones paralelas presentan diversos problemas de prestaciones al ser cambiadas para ejecutar en entornos Grid. Las características del sistema pueden ser diferentes en cada ejecución y en algunos casos dentro de una misma ejecución. Los recursos remotos comparten enlaces de red y, los procesos de la aplicación comparten las maquinas con otros procesos. En esos escenarios se propone el uso de la técnica de sintonización dinámica de prestaciones para ayudar las aplicaciones a adaptarse a los cambios en las características del sistema con la intención de resolver los problemas de prestaciones. <br/>Esta tesis analiza el problema de la ejecución de aplicaciones paralelas en entornos Grid, herramientas para el análisis de prestaciones disponibles y modelos adecuados para la sintonización dinámica de aplicaciones paralelas en este tipo de entorno. De este análisis, se propone una arquitectura para sintonización dinámica de aplicaciones paralelas en entornos Grid llamada GMATE. Esta arquitectura incluye diversas contribuciones. En el caso donde un gestor de recursos de alto nivel decide el mapeo de procesos de la aplicación, se proponen dos aproximaciones para el seguimiento de procesos que habilita GMATE a localizar donde las capas de software del Grid ha mapeado los procesos de la aplicación. Una aproximación consiste en la integración de GMATE a las capas de software del Grid. La otra integra los componentes requeridos de GMATE dentro de los binarios de la aplicación. El primer enfoque requiere derechos de administración en cuanto que el segundo incrementa el binario del la aplicación, lo que torna más lento el arranque de la misma. <br/>Para respetar las políticas de las organizaciones propietarias de los recursos, todas las comunicaciones usan el mismo certificado de seguridad de la aplicación. Esas comunicaciones son hechas con base en las capas del Grid. Esta aproximación habilita la arquitectura a monitorizar y sintonizar los procesos de la aplicación de forma dinámica a las restricciones de cortafuegos de las organizaciones y políticas de uso de la red en las mismas. <br/>Para bajar la necesidad de comunicaciones en la arquitectura GMATE, se encapsula parte de la lógica requerida para colectar las medidas y para cambiar los parámetros de la aplicación en componentes encuestados que ejecutan dentro de espacio de memoria del proceso de la aplicación. Para colectar medidas, se ha creado componentes sensores que disminuyen la necesidad de comunicaciones llevando el procesamiento de eventos para dentro del proceso de la aplicación. Diferente de la instrumentación tradicional, los sensores pueden retrasar la transmisión de los eventos y ejecutar operaciones básicas como sumas, temporizadores, promedios o generación de eventos basados en umbrales. Esas capacidades reducen los requerimientos de comunicaciones que son útiles en situaciones de bajo ancho de banda. Se propone también el encapsulamiento de la lógica de cambio en las aplicaciones en componentes actuadores. Los actuadores son instalados en el flujo de ejecución de la aplicación y posibilita la sincronización y baja intrusión en cambio de variables y ejecución de funciones para modificar la aplicación. La arquitectura propuesta posibilita la comunicación entre sensores y actuadores lo cual habilita la sintonizaciones sencillas sin necesidad de comunicaciones. <br/>Para aplicar la sintonización dinámica en entornos Grid, necesitamos de un modelo de prestaciones que pueda ser usado en entornos con heterogeneidad de red y procesadores para guiar el proceso. Se propone un modelo de prestaciones basado en una heurística para lograr usar el máximo número de esclavos y el mejor tamaño de grano en una ejecución Maestro-Esclavo en sistemas Grid. Se considera que una clase de aplicaciones pueden ser desarrolladas con la capacidad de cambiar el tamaño de grano en tiempo de ejecución y que esa acción cambia la relación entre cómputo y comunicación. En el escenario donde usuarios reciben un conjunto de recursos para una ejecución paralela, esos recursos pueden configurar un sistema de múltiples clústeres. La heurística del modelo presentado permite guiar la selección de los recursos para disminuir el tiempo total de ejecución de la aplicación. Se intenta buscar el punto donde el maestro usa el máximo número de esclavos posible asignando prioridad a aquellos más rápidos. <br/>Se presentan los resultados de sintonización del tamaño de grano y número de esclavos en ejecuciones Maestro-Esclavo en entornos Grid donde se logra bajar el tiempo total de ejecución de la aplicación y aumentando la eficiencia de uso de los recursos. Se presentan las implementaciones de las aplicaciones multiplicación de matrices, N-Body y cargas sintéticas las cuales tienen diferentes grados en la relación entre cómputo y comunicación en escenarios de cambio del tamaño de grano.

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