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Grid Computing Simulation

Grid Computing Simulation. Jefferson Amorim Matheus Levi Pedro Corrêa Péricles Miranda. Contexto Histórico. Proliferação da internet; Disponibilidade de computadores poderosos; Redes de alta velocidade; Mudança na forma como se faz computação distribuída e paralela. Contexto Histórico.

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Presentation Transcript

  1. Grid Computing Simulation Jefferson Amorim Matheus Levi Pedro Corrêa Péricles Miranda

  2. Contexto Histórico • Proliferação da internet; • Disponibilidade de computadores poderosos; • Redes de alta velocidade; Mudança na forma como se faz computação distribuída e paralela.

  3. Contexto Histórico • Avanço -> Redes de computadores como um computador, unificando recursos computacionais. (Cluster) • 1990 surge uma infra-estrutura de acesso a recursos distribuídos (geograficamente) capaz de solucionar problemas em larga escala. (Grid) • Cloud Computing

  4. Conceito • Grids Computacionais são infra-estruturas de hardware e software que permitem o compartilhamento, seleção e agregação de recursos “autônomos” distribuídos, em tempo de execução, dependendo de sua disponibilidade, capacidade, performance, custo e exigência de QoS.

  5. Alto Nível

  6. Benefícios • Compartilhamento coordenado de recursos; • Solução de problemas multi-institucionais; • Usuário acessa recursos, globalmente distribuídos, com facilidade; • Melhora da produtividade com tempo de processamento reduzido; • Liberação de recursos extras caso necessário; • Infra-estrutura flexível; • Controle de recursos, evitando-se desperdício; • QoS; • Esforço de administração reduzido, devido a sua modularização.

  7. Dificuldades • Segurança • O que pode ser acessado? • Quem pode acessar? • Autoridade e prioridade sobre recursos • Proprietários e usuários • Latência de comunicação na internet • Troca de informações • Criação de políticas de escalonamento

  8. Arquitetura do Grid • SOA e WS são bastante utilizados na construção do middleware e aplicações. • Arquitetura dividida em 4 camadas: • Fabric • Core Middleware • User-LevelMiddleware • Applications

  9. Arquitetura do GridFabric • Computadores de baixo e alto recursos; • Estrutura de rede; • Instrumentos científicos; • Sistemas de gerenciamento de recursos.

  10. Arquitetura do GridCore Middleware • Serviços de segurança para acesso remoto de recursos; • Gerenciamento de acesso e segurança; • Submissão de trabalhos de forma remota; • Armazenamento; • Informação de recursos.

  11. Arquitetura do GridUser-LevelMiddleware • Provê ferramentas de mais alto nível: • Resourcebrokers; • Ambiente de desenvolvimento de aplicações;

  12. Arquitetura do GridApplications • Construídas com uso de bibliotecas específicas do Grid; • Aplicações legadas que podem ser adaptadas usando-se User-LevelMiddleware. • Diversas aplicações: • Diagnóstico de engine aérea; • Engenharia contra abalos sísmicos; • Bioinformática; • Descoberta de novas drogas; • Análise de imagens digitais; • Jogos multi-player.

  13. Tipos de Grid • ComputationalGrid • Poder computacional de diversos computadores distribuídos; • Data Grid • Gerenciamento de dados, provendo acesso, integração e processamento distribuído;

  14. Tipos de Grid • Application ServiceProvisioning • Provê acesso à aplicações, módulos e bibliotecas remotas, hospedadas em data centerse CG; • InteractionGrid • Interação e visualização colaborativa entre participantes.

  15. Tipos de Grid • KnowledgeGrid • Aquisição, processamento, gerenciamento de conhecimento, provendo serviços de análise orientado à data mining. • UtilityGrid • Poder computacional, dados, serviços para usuários finais, negociação de QoS, estabelecimento e gerenciamento de contratos; gerenciamento e alocação de recursos.

  16. Tipos de Grid • Camada de serviços onde a camada acima utiliza os serviços da camada abaixo.

  17. Características • Recursos Heterogêneos • Vários sistemas operacionais • Aplicações com exigências diversas

  18. Recursos e Usuários finais • Possuem necessidades, objetivos e demandas diferentes • Separados geograficamente • Possuem fuso horários diferentes

  19. Tipo de gerenciamento • Centralizado • Hierárquico • Descentralizado • Combinação dos demais

  20. Limitações e Potenciais • Real • É caro e trabalhoso montar um sistema em grid • Difícil criar um ambiente controlado e repetível • Simulado • Não precisa fazer analises desnecessárias • Evita sobrecarga de coordenação dos recursos reais • Eficaz em grandes problemas hipotéticos.

  21. Comparativo

  22. Comparativo

  23. Ferramentas de Simulação de Grids • Funcionalidades • Modelagem de recursos computacionais heterogêneos • Armazenamento de informações sobre os recursos disponíveis • Especificação de uma topologia de rede arbitrária a ser simulada • Poucas ferramentas disponíveis

  24. Ferramentas de Simulação de Grids • OptorSim • Imita estrutura de uma Grid de Dados • Analisa efeitos da replicação e otimização de dados • Incorpora modelos econômicos empresariais • Ponto negativo: tipo de Grid restritivo • SimGrid • Simula aplicações agendadas • Modelagem de recursos com time-share

  25. Ferramentas de Simulação de Grids • MicroGrid • Criado a partir do Globus, software de criação de Grids • Emula o funcionamento de Grids criadas no Globus • Resultados próximos aos reais • Ponto negativo: conhecimento prévio do Globus • GangSim • Análise de carga de utilização e tarefas agendadas • Técnicas de simulação discreta • Modela Grids reais para testes de escalonamento

  26. Ferramentas de Simulação de Grids • GridSim • Desenvolvido pela Universidade de Melbourne • Suporta vários tipos de Grids • Simula carga de utilização • Replicação de dados • Reserva de recursos

  27. GridSim Toolkit • Plataforma de software de código aberto • Permite aos usuários simular um modelo de Grid • Características dos recursos • Redes com configurações diferentes • Permite testar novos algoritmos e estratégias de Grid em um ambiente controlado • Realiza experimentos que não são possíveis de serem executados em um ambiente de Grid dinâmica real.

  28. GridSim Toolkit • Características: • Simulação de traços de carga real de trabalho • Interfaces bem definidas para implementação de algoritmos de alocação • Permite a modelagem de diferentes características dos recursos, além de suas propriedades de falha

  29. GridSim Toolkit • Arquitetura: • Multicamada • Facilmente extensível • Utiliza o SimJava • Pacote de simulação de eventos discretos de propósitos gerais.

  30. GridSim Toolkit • Arquitetura:

  31. GridSim Toolkit • Extensões: • GridSchedulingSIMulator (GSSIM) • Grid Network Buffer (GNB) • Alea GridSimulator • GridAgentsPlatforms (GAP) • Web-basedGridSchedulingPlatform (WGridSP)

  32. GridSim Toolkit • Largamente utilizado e estendido por pesquisadores • Investigação de alocação de recursos em clusters baseados em SLA • Coordenação de recursos provenientes de Gridsfederados • Escalonamento de dados e workflows de Grids

  33. GridSim Toolkit

  34. GridSim Toolkit Estudosde caso

  35. GridSim Toolkit • Meta-escalonadores para Business Grids • IBM IndiaResearchLab • Data replication andExecutionCO-scheduling (DECO) • Escalona os dados e os jobspara os recursos selecionados de acordo com uma SLA do usuário

  36. GridSim Toolkit

  37. GridSim Toolkit • Aplicações paralelas em CrossGrid • UniversityofSantiago (Espanha) • Comparação de vários algoritmos de escalonamento e simulação de um CrossGrid • Utilizou-se parâmetros de testbed de Grid real

  38. GridSim Toolkit

  39. GridSim Toolkit • Escalonamento de storage-aware workflow • UniversityofSouthernCalifornia • Otimizar a utilização dos discos ao escalonar grandes workflows que manipulam dados em recursos distribuídos • Utilizou-se o workflowLaser InterferometerGravitationalWaveObservatory (LIGO)

  40. GridSim Toolkit

  41. Conclusão • As ferramentas de simulação de Grid concedem diversos benefícios • Possibilidade de repetir experimentos em Grids dinâmicos • Simular novas estratégias e técnicas utilizadas em Grids a um baixo custo

  42. Referências • Artigo: “SIMULATION OF GRID COMPUTING INFRASTRUCTURE: CHALLENGES AND SOLUTIONS”, submetido por SugatoBagchi para a Conferência Proceedings of the 2005 Winter Simulation. • Artigo: “Service and Utility Oriented Distributed Computing Systems: Challenges and Opportunities for Modeling and Simulation Communities”, escritoporRajkumarBuyyae Anthony Sulistio. • Artigo: “GridSim: a toolkit for the modeling and simulation of distributed resource management and scheduling for Grid computing”, submetidoporRajkumarBuyya e ManzurMurshed. • Monografia de Lilian Felix de Oliveira com o tema“Ferramenta para Simulação de Escalonamento em GridsComputacionais ”.

  43. Obrigado!

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