BRAGA, Antonio Rafael. ElasticCluster: explorando a ociosidade de clusters virtuais para execução de Aplicações do tipo saco de tarefas. 2012. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2015-09-21T13:51:59Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_arbraga.pdf: 4307313 bytes, checksum: 234b4e9abc3b4387f1bb12929b55e906 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Mendes(alinemendes.ufc@gmail.com) on 2015-09-21T14:50:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_arbraga.pdf: 4307313 bytes, checksum: 234b4e9abc3b4387f1bb12929b55e906 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-21T14:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_arbraga.pdf: 4307313 bytes, checksum: 234b4e9abc3b4387f1bb12929b55e906 (MD5) Previous issue date: 2012 / In cloud computing, elasticity and capacity of load isolation allow their resources to be provisioned and released in response to dynamic workloads with reduced downtime. These characteristics are typical of clusters hosted in a cloud (virtual cluster - VC), so that these resources need to be managed in order to minimize its waste in cloud providers and ensure that resource performance is not adversely affected. This work proposes a policy for dynamic adaptation of virtual clusters (VCs) to reduce the number of idle resources without compromising their performance of resources. The proposed algorithm, based on heuristics, performs instantiation/shut-down of the virtual machines (VMs) in virtual clusters according variation in demand for resources of applications of type Bag-of-Tasks, BoT. The algorithm has been specified, verified and validated using Petri Nets formalism. The selected metrics to evaluate the proposal performance in three different scenarios are the total amount of machine started, amount of idle machines reused, total time of execution the application and average number of clusters started. The results showed that the adaptation policy proposal is able to reduce idle and the overhead of a virtual cluster and thus improve power consumption. / Na computação em nuvem, a elasticidade e a capacidade de isolamento de carga permitem que seus recursos sejam aprovisionados e liberados em resposta a cargas de trabalho dinâmicas com baixo tempo de inatividade. Tais características são típicas de clusters hospedados em nuvem (cluster virtual - CV), de tal forma que estes recursos precisam ser gerenciados a fim de se garantir a minimização do desperdício de recursos nos provedores e garantir que o desempenho dos recursos não seja afetado negativamente. Este trabalho propõe uma política para adaptação dinâmica de clusters virtuais (CVs) a fim de reduzir o número de recursos ociosos sem comprometer o desempenho dos serviços. O algoritmo proposto baseado em heurística, realiza instanciação e desligamento de máquinas virtuais nos CVs conforme variação na demanda por recursos de aplicações do tipo saco de tarefas (Bag-of-Tasks, BoT). O algoritmo foi especificado, verificado e validado através de simulações em Redes de Petri (RdP). O desempenho da proposta é avaliado em três cenários distintos a partir das métricas: quantidade total de máquinas iniciadas, quantidade de máquinas ociosas reutilizadas, tempo total de execução da aplicação e quantidade média de clusters iniciados. Os resultados mostraram que a política de adapta¸c˜ao proposta ´e capaz reduzir a ociosidade e a sobrecarga de um CV e, consequentemente, melhorar o consumo de energia.

Grid computing has been defined as an infrastructure integrator of distributed resources. Although it is already used on a large scale in many areas, this type of computational infrastructure is still an area of active research, with many open questions. Today, new research works investigate the application of resources virtualization techniques to perform the composition of virtual grids. These grids can be defined as a high level abstraction of resources (computing and network), through which users have a view of a wide range of interconnected computers, that can be selected and virtually organized. In a virtual grid, as well in a real grid, users and middleware must have tools that allow the composition and management of the infrastructure. Among these tools, there are languages for resource description that allow the specification of components that will be used in the infrastructure. In a virtualized environment, the resources descriptions languages should offer attributes that interact with some peculiarities, such as the possibility of allocate multiple virtual resources (computing and network) on the same physical resource. In this context, this work presents VXDL, a language developed for the interconnections and resources description in virtual grids. The innovations proposed in VXDL allow the description, classification and parameter specification of all desirable components, including network topology and virtual routers. VXDL also allow the specification of a execution timeline, which can assist grid middleware in the tasks of resources sharing and scheduling. To evaluate the proposed language, this work presentes I) a comparative study between VXDL and other resources description languages and II) an analysis of results obtained with the benchmarks execution in virtual infrastructures composed using different VXDL descriptions. / Grades de computadores vêm se afirmando como uma infra-estrutura integradora de recursos distribuídos. Embora já seja utilizado em grande escala, este tipo de infraestrutura computacional ainda constitui um campo de pesquisa ativo, com muitas questões em aberto. Pesquisas atuais investigam as chamadas grades virtuais, que tiram proveito de tecnologias de virtualização de recursos em sua composição. Essas grades podem ser definidas como uma abstração de alto nível dos recursos (computacionais e de comunicação), através da qual usuários têm uma visão de um amplo conjunto de computadores interligados, que podem ser selecionados e organizados virtualmente. Em grades virtuais, assim como em grades reais, usuários e middlewares devem dispor de ferramentas que permitam a composição e o gerenciamento das infra-estruturas. Dentre essas ferramentas, encontram-se as linguagens para descrição de recursos, que permitem a definição dos componentes que deverão ser utilizados na infra-estrutura. Em ambientes virtualizados, as linguagens descritivas devem oferecer atributos que interajam com peculiaridades, como a possibilidade de alocação de múltiplos recursos virtuais (computacionais e de rede) sobre um mesmo recurso físico. Neste contexto, este trabalho apresenta VXDL, uma linguagem projetada para a descrição de interconexões e recursos computacionais em grades virtuais. As inovações propostas em VXDL permitem a descrição, classificação e parametrização de todos os componentes desejáveis, bem como a definição de uma topologia de rede, inclusive informando a localização de roteadores virtuais. Permite-se também a definição de um cronograma de execução, que pode auxiliar middlewares nas tarefas de compartilhamento e escalonamento dos recursos. Para avaliar a linguagem proposta, apresenta-se I) um estudo comparativo entre VXDL e outras linguagens de descrição existentes, e II) uma análise de resultados obtidos com a execução de benchmarks sobre infra-estruturas compostas com diferentes descrições VXDL.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-09-03T17:53:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Daniel_Yokoyama.pdf: 3080551 bytes, checksum: fb4afe8fd7691c5976810b6e1418b97f (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-09-03T17:54:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Daniel_Yokoyama.pdf: 3080551 bytes, checksum: fb4afe8fd7691c5976810b6e1418b97f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-03T17:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Daniel_Yokoyama.pdf: 3080551 bytes, checksum: fb4afe8fd7691c5976810b6e1418b97f (MD5) Previous issue date: 2015-06-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Confronted by the increase in demand for computing power to solve scientific applications, the need to purchase and maintain a computing infrastructure becomes a must and a hindrance to research institutions. In this backdrop, the technological race and the need to purchase equipment, the cloud computing paradigm focusing on scientific computing emerges as a tool to aid in the advancement of scientific works. The following text presents a private cloud platform focused on the creation and management of computational clusters for application in solving high-performance computing tasks, specifically highly parallelizable processes using MPI. In addition to the system description cluster computing clouds, the work presents a scheduling model of virtual machines based on the affinity of the applications running on the hosts. This allocation model aims to allow better use of the resources available to the platform, increasing the flow of tasks performed. / Mediante a crescente demanda por poder computacional para a resolução de aplicações científicas, a necessidade de aquisição e manutenção de uma infraestrutura computacional torna-se uma obrigação e um empecilho para as instituições de pesquisa. Perante este cenário, de corrida tecnológica e a necessidade de aquisição de equipamentos, o paradigma de computação em nuvem voltado para a computação científica surge como uma ferramenta para auxiliar no avanço dos trabalhos científicos. O texto a seguir apresenta uma plataforma de nuvem privada voltada à criação e gerência de clusters computacionais para a aplicação na resolução de tarefas de computação de alto desempenho, especificamente processos altamente paralelizáveis utilizando MPI . Além da descrição do sistema para clusters computacionais em nuvem, o trabalho segue para apresentar um modelo de escalonamento de máquinas virtuais baseado na afinidade das aplicações em execução nos hospedeiros. Este modelo de alocação busca permitir um melhor aproveitamento dos recursos disponíveis à plataforma, aumentando a vazão de tarefas executadas.