a a a

Inici

Deim Seminar

Title

Computació Distribuïda en Entorns Peer-to-Peer amb Qualitat de Servei

Conferenciant

Damià Castellà Martínez

Professor/a organitzador/a

Josep Domingo-Ferrer

Institution

URV

Date

08-03-2012 11:00

Summary

Actualment, les necessitats de càlcul computacional creixen dia rere dia. Diferents àmbits de la ciència (climatologia, medicina, física ....) plantegen problemes que requereixen grans capacitats de còmput, que gestionen i processen quantitats enormes de dades. Aquestes necessitats de còmput han comportat una contínua evolució dels sistemes de computació assolint unes cotes de rendiment impensables fins fa poc temps. Les característiques de còmput i connectivitat dels sistemes informàtics han provocat, en els darrers anys, el sorgiment d'un conjunt d'aplicacions que operen sota el model de còmput distribuït anomenat Peer-to-Peer (P2P). La computació P2P representa una alternativa emergent de baix cost de proporcionar accés als recursos de còmput distribuïts, de forma escalable i tolerant a fallades. Les arquitectures P2P s'aprofiten de la infrautilització dels recursos de còmput, integrant-los en una plataforma de compartició de recursos entre iguals. Aquestes plataformes utilitzen els cicles de processador i altres recursos ociosos de milers d'ordinadors connectats a través d'Internet, per proporcionar altes prestacions a aplicacions paral·leles/distribuïdes. La computació distribuïda P2P, ha comportat el naixement de noves tècniques de programació respecte al model seqüencial tradicional, que permet el tractament i processat de problemes fins a la data inimaginables, i la seva resolució en un temps acotat. Així mateix, ha comportat la necessitat de crear i establir nous entorns i polítiques de gestió de recursos, que permetin l'ús eficient d'aquests recursos distribuïts al llarg de la xarxa. Aquest paradigma ha estat la motivació i objecte d'estudi de la present tesi. La proposta que es presenta en aquest treball es centra en el disseny i desenvolupament d'una arquitectura de còmput distribuït en entorns Peer-to-Peer amb qualitat de servei, anomenada DisCoP (Distributed Computing P2P Platform). La filosofia d'aquesta arquitectura consisteix a crear una xarxa global de recursos computacionals, on tots els nodes són tractats per igual i amb capacitat de poder compartir i controlar més d'un recurs per node, com per exemple, el processador, la memòria principal, la memòria secundària ... A diferència d'altres sistemes de computació distribuïda P2P ja desenvolupats com Boinc, Folding@home o SETI@home, que només permeten oferir recursos a aplicacions especificades pel proveïdor, aquest sistema pretén oferir a l'usuari la possibilitat d'executar les seves pròpies aplicacions paral·leles/distribuïdes, convertint la computació P2P en una alternativa al paradigma de computació distribuïda tradicional, sense cap cost addicional. L'arquitectura DisCoP proposada, composta per tres nivells, conté propietats comparables a altres plataformes i overlays de la literatura. En molts aspectes supera les prestacions de topologies àmpliament utilitzades actualment, com és el cas de Chord, Baton, Butterfly, etc. El primer nivell de DisCoP assegura l'ordenació dels peers segons la potència dels seus recursos computacionals. Cal destacar que l'elevada dispersió de possibles recursos computacionals oferts per un node: nombre de CPUs, percentatge de CPU, Memòria, disc, ample de banda, etc., així com l'ampli rang de valors possibles per a cada un d'ells, fa que la gestió dels recursos computacionals en un entorn P2P sigui totalment diferent a la gestió de fitxers compartits, tradicionals en els sistemes P2P. D'acord amb aquest repte, en aquesta tesi es proposa un mecanisme de gestió de recursos basats en mercats, de manera que cada mercat està constituït per un conjunt de nodes amb recursos computacionals similars. Aquesta classificació en mercats es realitza mitjançant la funció Hilbert SFC. Els mercats s'interconnecten entre si mitjançant una topologia de Bruijn, que constitueix el segon nivell de DisCoP. La qualitat de servei es garanteix en aquest segon nivell, ja que al disposar d'una topologia de tipus estructurat, els temps de resposta de recerca de recursos estan acotats. A més DisCoP ofereix un ampli rang de camins alternatius per a localitzar recursos, fet que augmenta les prestacions del sistema ja que d'aquesta manera evita la saturació i els colls d'ampolla del sistema. Finalment, el tercer nivell de DisCoP està format per mercats. Cada mercat s'organitza mitjançant una topologia en forma d'arbre B-Tree que permet accedir als recursos interns del mercat d'una manera eficient, així com ordenar els nodes dins del mercat d'acord amb la seva reputació. Així mateix, en aquest treball s'han desenvolupat mecanismes essencials que garanteixen la integritat i connectivitat del sistema DisCoP. D'acord amb això, les funcionalitats d'inserció, desconnexió de peers i el manteniment de la xarxa són descrites i avaluades, garantint la robustesa del sistema i oferint qualitat de servei encara que es produeixin errors. Tots aquests serveis estan integrats en l'arquitectura proposada. Així mateix es defineix un nou procediment per calcular la Localitat, mètrica usada per mesurar el grau de proximitat entre dos nodes amb característiques similars. Finalment, es realitza una anàlisi experimental de la robustesa de la plataforma, la seva tolerància a fallades i la seva localitat. La recerca eficient de recursos computacionals és un gran repte i alhora, un requeriment imprescindible que ha de proporcionar la plataforma. Això comporta que no només s'han de localitzar amb precisió els recursos computacionals demanats pels usuaris de la plataforma, sinó que a més aquestes cerques han de ser eficients. En aquesta tesi s'han proposat també diferents algoritmes de cerca, cada un d'ells adaptant-lo i optimitzant-lo per localitzar recursos computacionals de diferents formes, en consultes de cerca exacta, aproximada, multi-atribut i per rangs. Tant l'arquitectura proposada com les funcionalitats que ofereix la plataforma DisCoP, estan dissenyats per oferir en tot moment garanties de qualitat de servei. D'aquesta manera, la plataforma DisCoP ofereix la possibilitat de dissenyar noves polítiques de planificació de tasques segons les necessitats de còmput de les aplicacions distribuïdes.

Place

Laboratori 231 (a confirmar)

Language

Anglès