Titulo Estágio
Computação de Alto Desempenho na Internet
Áreas de especialidade
Engenharia de Software
Local do Estágio
DEI
Enquadramento
A computação de alto desempenho está habitualmente associada a redes de comunicação de alto débito e baixa latência, de forma a minimizar o custo das transferências de dados de um processador para outro. As tarefas que se executam neste tipo de arquiteturas requerem, por norma, uma execução no mais curto espaço de tempo possível. De uma forma geral, na computação de alto desempenho há poucas instâncias de dados e as que existem têm que ser executadas o mais rapidamente possível.
A utilização de hardware comum ligado a redes de baixo a médio desempenho, tem estado restrita a tarefas de "alto throughput". Aqui, o normal é haver mais instâncias de dados do que processadores, pelo que não vale a pena paralelizar instâncias individuais. Por esta razão, o esforço para aproveitar a enorme capacidade de cálculo disponível na Internet tem-se focado essencialmente em soluções como o BOINC, que não permitem a comunicação entre diferentes nós de computação.
Objetivo
O que se pretende neste estágio é avaliar que aplicações paralelas de alto desempenho, é que poderão correr de forma eficiente na Internet. Esta avaliação requer dois componentes, sendo um deles uma lista de aplicações e o outro um modelo dos nós voluntários ligados a servidores BOINC.
As aplicações a testar virão do benchmark PARSEC, que dispõe de 13 programas de diferentes áreas, incluindo visão por computador, codificação de vídeo, análise financeira, física da animação e processamento de imagem.
Para obtermos um modelo dos nós que irão executar estas aplicações iremos recorrer a medições reais, feitas a partir de servidores BOINC e de que já dispomos em parte. Esta informação inclui largura de banda de upload e download, memória, sistema operativo, para além do modelo do processador, para um vasto número de nós clientes ligados a servidores BOINC. Com base nesta informação será possível simular o desempenho de computação paralela se esta fosse efetuada pelos nós voluntário reais e se estes comunicassem entre si usando a Internet.
O resultado final deste estágio deverá ser uma maior compreensão dos limites que a Internet atual oferece à computação de alto desempenho: que aplicações - se algumas - podem beneficiar de paralelismo na Internet, e em que condições.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
- Estudo do estado da arte e recolha de estatísticas adicionais (meses 1-2).
Inicialmente, o estagiário deverá tomar contacto com as tecnologias necessárias para a realização do estágio. Deverá ainda continuar a recolha de dados disponíveis nos servidores BOINC sobre os computadores voluntários.
- Simulação de uma aplicação PARSEC (meses 3-4).
Nesta tarefa, o estagiário deverá preparar uma aplicação PARSEC de forma a que esta possa ser simulada num ambiente correspondente à Internet. Nesta fase do trabalho o estagiário deverá encontrar o modelo adequado para realizar a simulação, por exemplo, usando o ns-3, ou criando um pequeno cluster de computadores e limitando a capacidade da rede de dados, por exemplo.
- Escrita do relatório intermédio (meses 1 a 5).
O estagiário deverá apresentar as tarefas efectuadas durante o primeiro semestre e descrever o trabalho a realizar no segundo semestre, escrevendo para esse efeito um relatório intermédio e preparando uma apresentação pública para discussão.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
- Simulação de aplicações PARSEC adicionais (meses 6 a 9).
Nesta tarefa, o estagiário deverá simular outras aplicações PARSEC adicionais, de acordo com as conclusões retiradas da primeira simulação.
- Escrita do relatório final (meses 6 a 10).
O estagiário deverá apresentar todo o trabalho levado a cabo no decorrer do estágio. Para tal, deverá escrever uma tese descrevendo o problema e a sua solução, bem como preparar a sua apresentação e discussão pública.
Condições
Pensamos que será possível oferecer uma bolsa para licenciados de 5 meses, no valor de 745 euros por mês, para o período fevereiro-junho. Poderá contactar o Prof. Filipe Araújo (filipius@uc.pt) para mais detalhes.
Este estágio será co-orientado pelo Prof. Filipe Araújo (DEI/FCTUC) e pelo Prof. Patrício Domingues (Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria).
Observações
Dar-se-á preferência a alunos que tenham tido um bom desempenho às disciplinas no âmbito do trabalho proposto (nomeadamente Sistemas Distribuídos, Sistemas Operativos e Integração de Sistemas).
Orientador
Filipe Araújo
filipius@uc.pt 📩