grid computing simulation
DESCRIPTION
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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Grid Computing Simulation
Jefferson AmorimMatheus LeviPedro Corrêa
Péricles Miranda
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Contexto Histórico
• Proliferação da internet;• Disponibilidade de computadores poderosos;• Redes de alta velocidade;
Mudança na forma como se faz computação distribuída e paralela.
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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
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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.
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Alto Nível
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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.
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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
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Arquitetura do Grid
• SOA e WS são bastante utilizados na construção do middleware e aplicações.
• Arquitetura dividida em 4 camadas:– Fabric– Core Middleware– User-Level Middleware– Applications
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Arquitetura do GridFabric
• Computadores de baixo e alto recursos;• Estrutura de rede;• Instrumentos científicos;• Sistemas de gerenciamento de recursos.
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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.
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Arquitetura do GridUser-Level Middleware
• Provê ferramentas de mais alto nível:– Resource brokers;– Ambiente de desenvolvimento de aplicações;
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Arquitetura do GridApplications
• Construídas com uso de bibliotecas específicas do Grid;• Aplicações legadas que podem ser adaptadas usando-se
User-Level Middleware.
• Diversas aplicações:– Diagnóstico de engine aérea;– Engenharia contra abalos sísmicos;– Bioinformática;– Descoberta de novas drogas;– Análise de imagens digitais;– Jogos multi-player.
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Tipos de Grid
• Computational Grid– Poder computacional de diversos computadores
distribuídos;• Data Grid– Gerenciamento de dados, provendo acesso,
integração e processamento distribuído;
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Tipos de Grid
• Application Service Provisioning– Provê acesso à aplicações, módulos e bibliotecas
remotas, hospedadas em data centers e CG;• Interaction Grid– Interação e visualização colaborativa entre
participantes.
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• Knowledge Grid– Aquisição, processamento, gerenciamento de
conhecimento, provendo serviços de análise orientado à data mining.
• Utility Grid– Poder computacional, dados, serviços para
usuários finais, negociação de QoS, estabelecimento e gerenciamento de contratos; gerenciamento e alocação de recursos.
Tipos de Grid
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• Camada de serviços onde a camada acima utiliza os serviços da camada abaixo.
Tipos de Grid
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Características
• Recursos Heterogêneos• Vários sistemas operacionais• Aplicações com exigências diversas
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Recursos e Usuários finais
• Possuem necessidades, objetivos e demandas diferentes
• Separados geograficamente• Possuem fuso horários diferentes
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Tipo de gerenciamento
• Centralizado• Hierárquico• Descentralizado• Combinação dos demais
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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.
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Comparativo
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Comparativo
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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GridSim Toolkit
• Arquitetura:– Multicamada• Facilmente extensível
– Utiliza o SimJava• Pacote de simulação de eventos discretos de propósitos
gerais.
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GridSim Toolkit
• Arquitetura:
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GridSim Toolkit
• Extensões:– Grid Scheduling SIMulator (GSSIM)– Grid Network Buffer (GNB)– Alea Grid Simulator– Grid Agents Platforms (GAP)– Web-based Grid Scheduling Platform (WGridSP)
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GridSim Toolkit
• Largamente utilizado e estendido por pesquisadores– Investigação de alocação de recursos em clusters
baseados em SLA– Coordenação de recursos provenientes de Grids
federados– Escalonamento de dados e workflows de Grids
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GridSim Toolkit
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GridSim Toolkit
Estudos de caso
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GridSim Toolkit
• Meta-escalonadores para Business Grids– IBM India Research Lab– Data replication and Execution CO-scheduling
(DECO)• Escalona os dados e os jobs para os recursos
selecionados de acordo com uma SLA do usuário
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GridSim Toolkit
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GridSim Toolkit
• Aplicações paralelas em CrossGrid– University of Santiago (Espanha)– Comparação de vários algoritmos de
escalonamento e simulação de um CrossGrid– Utilizou-se parâmetros de testbed de Grid real
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GridSim Toolkit
• Escalonamento de storage-aware workflow– University of Southern California– Otimizar a utilização dos discos ao escalonar
grandes workflows que manipulam dados em recursos distribuídos
– Utilizou-se o workflow Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO)
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GridSim Toolkit
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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
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Referências• Artigo: “SIMULATION OF GRID COMPUTING INFRASTRUCTURE:
CHALLENGES AND SOLUTIONS ”, submetido por Sugato Bagchi 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”, escrito por Rajkumar Buyya e Anthony Sulistio.
• Artigo: “GridSim: a toolkit for the modeling and simulation of distributed resource management and scheduling for Grid computing”, submetido por Rajkumar Buyya e Manzur Murshed.
• Monografia de Lilian Felix de Oliveira com o tema “Ferramenta para Simulação de Escalonamento em Grids Computacionais ”.
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Obrigado!