Grades oportunistas são ambientes distribuídos que permitem o aproveitamento do poder de processamento ocioso de recursos computacionais dispersos geograficamente em diferentes domínios administrativos. São características desses ambientes a alta heterogeneidade e a variação na disponibilidade dos seus recursos. Nesse contexto, o paradigma de agentes móveis surge como uma alternativa promissora para superar os desafios impostos na construção de grades oportunistas. Esses agentes podem ser utilizados na construção de mecanismos que permitam a progressão de execução das aplicações mesmo na presença de falhas. Esses mecanismos podem ser utilizados isoladamente, ou em conjunto, de forma a se adequar a diferentes cenários de disponibilidade de recursos. Neste trabalho, descrevemos a arquitetura do middleware MAG (Mobile Agents for Grid Computing Environment) e o que ele pode fazer em ambientes de grades oportunistas. Utilizamos esse middleware como base para a implementação de um mecanismo de tolerância a falhas baseado em replicação e salvaguarda periódica de tarefas. Por fim, analisamos os resultados obtidos através de experimentos e simulações. / Opportunistic grids are distributed environments built to leverage the computacional power of idle resources geographically spread across different administrative domains. These environments comprise many charateristics such as high level heterogeneity and variation on resource availability. The mobile agent paradigm arises as a promising alternative to overcome the construction challenges of opportunistic grids. These agents can be used to implement mechanisms that enable the progress on the execution of applications even in the presence of failures. These mechanisms can be combined in a flexible manner to meet different scenarios of resource availability. In this work, we describe the architecture of the MAG middleware (Mobile Agents for Grid Computing Environment) and what it can do in an opportunistic grid environment. We use this middleware as a foundation for the development of a fault tolerance mechanism based on task replication and checkpointing. Finally, we analize experimental and simulation results.

Atualmente, os computadores pessoais são equipados com processadores de vários núcleos possuem alto poder de processamento. Algumas pesquisas realizadas indicam que estes mesmos computadores permanecem em média 80% do tempo ociosos. A união destas duas informações fomenta à pesquisa de um tipo de computação distribuída, conhecida como grades oportunistas. A utilização de um ambiente de grade oportunista permite a implementação de um computador paralelo capaz de processar grandes volumes de tarefas, com baixo custo financeiro. Apesar do baixo custo financeiro proporcionado por este ambiente, tem-se um alto custo computacional devido a utilização de recursos não dedicados. Estes ambientes sofrem de um problema que tem servido de objeto de diversas pesquisas, a indisponibilidade de recursos. O problema da indisponibilidade de recursos deve-se a volatilidade deste recursos. A volatilidade deve-se a liberdade de tornarem-se ociosos ou ocupados a qualquer instante, sem a necessidade de aviso prévio ao servidor. A volatilidade é a responsável por gerar uma série de interrupções de execução de tarefas e a consequente necessidade de novos escalonamentos desta mesma tarefa. Para reduzir o impacto deste problema, o escalonador de tarefas poderia considerar informações sobre o comportamento futuro dos recursos, ou seja, poderia considerar informações provenientes de um preditor de disponibilidade. Este trabalho propõe o modelo AvSchedP, modelo este capaz de realizar a previsão de disponibilidade baseando-se em dados binários e de forma dinâmica. O modelo AvSchedP foi projetado para ser integrado a escalonadores de grades oportunistas. O AvSchedP foi implementado e diversos experimentos foram realizados. Os experimentos foram realizados para avaliar a qualidade de previsão e a adequação do modelo a um sistema de grade oportunista, o XtremWeb. Os resultados obtidos demonstram que o AvSchedP apresenta bons resultados ao realizar previsões de duração de disponibilidade em ambientes formados por recursos voláteis. / Nowadays, personal computers have multi-core processors with high processing power. Some researches show that these computers remain 80 % of the time idle. The union of these two information instigates a kind of distributed computing, known as opportunistic grids. The opportunistic grid environment usage allows the implementation of a parallel computer like, capable of processing large volumes of tasks, with a low cost. Despite the low financial cost, it has a high computational cost due to use of nondedicated resources. Opportunistic grid environments have a problem that has been the subject of several researches: the resource availability. The resource availability problem is caused by the volatility of resources. The resource is free to become idle or busy at any time without notice the server. The volatility is responsible for generating a lot of task execution interruptions and consequently, task rescheduling. To alleviate this problem, the task scheduler could consider information about the future behavior of resources provided by an avalibility predictor. This paper proposes a new model, called AvSchedP , to perform dynamic resource availability prediction based on binary data. The model was designed to be integrated into opportunistic grid schedulers. The AvSchedP was implemented and several experiments were performed. These experiments were conducted to evaluate the prediction quality and the model integrability to the XtremWeb opportunistic grid system. The results show that the AvSchedP has good results when making availability duration predictions for environments composed by volatile resources.

Atualmente, os computadores pessoais são equipados com processadores de vários núcleos possuem alto poder de processamento. Algumas pesquisas realizadas indicam que estes mesmos computadores permanecem em média 80% do tempo ociosos. A união destas duas informações fomenta à pesquisa de um tipo de computação distribuída, conhecida como grades oportunistas. A utilização de um ambiente de grade oportunista permite a implementação de um computador paralelo capaz de processar grandes volumes de tarefas, com baixo custo financeiro. Apesar do baixo custo financeiro proporcionado por este ambiente, tem-se um alto custo computacional devido a utilização de recursos não dedicados. Estes ambientes sofrem de um problema que tem servido de objeto de diversas pesquisas, a indisponibilidade de recursos. O problema da indisponibilidade de recursos deve-se a volatilidade deste recursos. A volatilidade deve-se a liberdade de tornarem-se ociosos ou ocupados a qualquer instante, sem a necessidade de aviso prévio ao servidor. A volatilidade é a responsável por gerar uma série de interrupções de execução de tarefas e a consequente necessidade de novos escalonamentos desta mesma tarefa. Para reduzir o impacto deste problema, o escalonador de tarefas poderia considerar informações sobre o comportamento futuro dos recursos, ou seja, poderia considerar informações provenientes de um preditor de disponibilidade. Este trabalho propõe o modelo AvSchedP, modelo este capaz de realizar a previsão de disponibilidade baseando-se em dados binários e de forma dinâmica. O modelo AvSchedP foi projetado para ser integrado a escalonadores de grades oportunistas. O AvSchedP foi implementado e diversos experimentos foram realizados. Os experimentos foram realizados para avaliar a qualidade de previsão e a adequação do modelo a um sistema de grade oportunista, o XtremWeb. Os resultados obtidos demonstram que o AvSchedP apresenta bons resultados ao realizar previsões de duração de disponibilidade em ambientes formados por recursos voláteis. / Nowadays, personal computers have multi-core processors with high processing power. Some researches show that these computers remain 80 % of the time idle. The union of these two information instigates a kind of distributed computing, known as opportunistic grids. The opportunistic grid environment usage allows the implementation of a parallel computer like, capable of processing large volumes of tasks, with a low cost. Despite the low financial cost, it has a high computational cost due to use of nondedicated resources. Opportunistic grid environments have a problem that has been the subject of several researches: the resource availability. The resource availability problem is caused by the volatility of resources. The resource is free to become idle or busy at any time without notice the server. The volatility is responsible for generating a lot of task execution interruptions and consequently, task rescheduling. To alleviate this problem, the task scheduler could consider information about the future behavior of resources provided by an avalibility predictor. This paper proposes a new model, called AvSchedP , to perform dynamic resource availability prediction based on binary data. The model was designed to be integrated into opportunistic grid schedulers. The AvSchedP was implemented and several experiments were performed. These experiments were conducted to evaluate the prediction quality and the model integrability to the XtremWeb opportunistic grid system. The results show that the AvSchedP has good results when making availability duration predictions for environments composed by volatile resources.

Atualmente, os computadores pessoais são equipados com processadores de vários núcleos possuem alto poder de processamento. Algumas pesquisas realizadas indicam que estes mesmos computadores permanecem em média 80% do tempo ociosos. A união destas duas informações fomenta à pesquisa de um tipo de computação distribuída, conhecida como grades oportunistas. A utilização de um ambiente de grade oportunista permite a implementação de um computador paralelo capaz de processar grandes volumes de tarefas, com baixo custo financeiro. Apesar do baixo custo financeiro proporcionado por este ambiente, tem-se um alto custo computacional devido a utilização de recursos não dedicados. Estes ambientes sofrem de um problema que tem servido de objeto de diversas pesquisas, a indisponibilidade de recursos. O problema da indisponibilidade de recursos deve-se a volatilidade deste recursos. A volatilidade deve-se a liberdade de tornarem-se ociosos ou ocupados a qualquer instante, sem a necessidade de aviso prévio ao servidor. A volatilidade é a responsável por gerar uma série de interrupções de execução de tarefas e a consequente necessidade de novos escalonamentos desta mesma tarefa. Para reduzir o impacto deste problema, o escalonador de tarefas poderia considerar informações sobre o comportamento futuro dos recursos, ou seja, poderia considerar informações provenientes de um preditor de disponibilidade. Este trabalho propõe o modelo AvSchedP, modelo este capaz de realizar a previsão de disponibilidade baseando-se em dados binários e de forma dinâmica. O modelo AvSchedP foi projetado para ser integrado a escalonadores de grades oportunistas. O AvSchedP foi implementado e diversos experimentos foram realizados. Os experimentos foram realizados para avaliar a qualidade de previsão e a adequação do modelo a um sistema de grade oportunista, o XtremWeb. Os resultados obtidos demonstram que o AvSchedP apresenta bons resultados ao realizar previsões de duração de disponibilidade em ambientes formados por recursos voláteis. / Nowadays, personal computers have multi-core processors with high processing power. Some researches show that these computers remain 80 % of the time idle. The union of these two information instigates a kind of distributed computing, known as opportunistic grids. The opportunistic grid environment usage allows the implementation of a parallel computer like, capable of processing large volumes of tasks, with a low cost. Despite the low financial cost, it has a high computational cost due to use of nondedicated resources. Opportunistic grid environments have a problem that has been the subject of several researches: the resource availability. The resource availability problem is caused by the volatility of resources. The resource is free to become idle or busy at any time without notice the server. The volatility is responsible for generating a lot of task execution interruptions and consequently, task rescheduling. To alleviate this problem, the task scheduler could consider information about the future behavior of resources provided by an avalibility predictor. This paper proposes a new model, called AvSchedP , to perform dynamic resource availability prediction based on binary data. The model was designed to be integrated into opportunistic grid schedulers. The AvSchedP was implemented and several experiments were performed. These experiments were conducted to evaluate the prediction quality and the model integrability to the XtremWeb opportunistic grid system. The results show that the AvSchedP has good results when making availability duration predictions for environments composed by volatile resources.

Grades oportunistas são ambientes distribuídos que permitem o aproveitamento do poder de processamento ocioso de recursos computacionais dispersos geograficamente em diferentes domínios administrativos. São características desses ambientes a alta heterogeneidade e a variação na disponibilidade dos seus recursos. Nesse contexto, o paradigma de agentes móveis surge como uma alternativa promissora para superar os desafios impostos na construção de grades oportunistas. Esses agentes podem ser utilizados na construção de mecanismos que permitam a progressão de execução das aplicações mesmo na presença de falhas. Esses mecanismos podem ser utilizados isoladamente, ou em conjunto, de forma a se adequar a diferentes cenários de disponibilidade de recursos. Neste trabalho, descrevemos a arquitetura do middleware MAG (Mobile Agents for Grid Computing Environment) e o que ele pode fazer em ambientes de grades oportunistas. Utilizamos esse middleware como base para a implementação de um mecanismo de tolerância a falhas baseado em replicação e salvaguarda periódica de tarefas. Por fim, analisamos os resultados obtidos através de experimentos e simulações. / Opportunistic grids are distributed environments built to leverage the computacional power of idle resources geographically spread across different administrative domains. These environments comprise many charateristics such as high level heterogeneity and variation on resource availability. The mobile agent paradigm arises as a promising alternative to overcome the construction challenges of opportunistic grids. These agents can be used to implement mechanisms that enable the progress on the execution of applications even in the presence of failures. These mechanisms can be combined in a flexible manner to meet different scenarios of resource availability. In this work, we describe the architecture of the MAG middleware (Mobile Agents for Grid Computing Environment) and what it can do in an opportunistic grid environment. We use this middleware as a foundation for the development of a fault tolerance mechanism based on task replication and checkpointing. Finally, we analize experimental and simulation results.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-18T14:43:06Z No. of bitstreams: 1 Gilberto.pdf: 2769310 bytes, checksum: 210d2e0115f0c134b325cbf3a2354263 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T14:43:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilberto.pdf: 2769310 bytes, checksum: 210d2e0115f0c134b325cbf3a2354263 (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / CAPES / During the development of Grid middleware systems, researchers often employ simulation tools and techniques for validating new concepts and implementations. Simulation tools play a fundamental role on the development of Grid middleware systems since: (a) researchers often do not have access to huge Grid testbed environments, limiting the capacity for evaluating situations that demand high amount of resources; (b) it is difficult to explore in large scale application and resources scenarios involving several users in a repetitive and controlled way, due to the dynamic nature of Grid environments; (c) real Grid applications usually consume great amount of time, ranging from a few hours to even weeks. This work describes OGST, an object-oriented discrete event simulator whose main objective is to assist developers of opportunistic Grid middleware on validating new concepts and implementations. The preliminary motivation for OGST development was to provide a way for evaluating the behavior of scheduling algorithms commonly used on Grid environments under different execution environment conditions and the investigation of adaptive scheduling approaches. It was carefully designed to take into consideration the dynamics of opportunistic Grids, providing a set of features that hasten the development of simulations that takes into consideration the dynamism of the execution environment. The simulator was developed in the context of the InteGrade project, but was designed to allow the simulation of generic opportunistic Grids in order to be applied by other Grid middleware research projects. / Durante o desenvolvimento de sistemas de middleware de grade, pesquisadores freqüentemente empregam técnicas e ferramentas de simulação para valida- ção de novos conceitos e implementações. Ferramentas de simulação têm um papel fundamental no desenvolvimento de sistemas de middleware de grade uma vez que: (a) pesquisadores freqüentemente não têm acesso a grandes ambientes de grade para testes, limitando a capacidade para avaliar situações que demandam por uma grande quantidade de recursos; (b) é difícil explorar cenários com recursos e aplicações em larga escala envolvendo diversos usuários de forma repetitiva e controlada, devido à natureza dinâmica de ambientes de grade; (c) aplicações reais da grade geralmente consomem muito tempo, de poucas horas até mesmo a semanas. Este trabalho descreve o OGST, um simulador de eventos discretos orientado a objetos cujo principal objetivo é auxiliar desenvolvedores de sistemas de middleware de grade oportunista na validação de novos conceitos e implementações. A motivação preliminar para o desenvolvimento do OGST foi prover um caminho para avaliar o comportamento de algoritmos de escalonamento comumente usados em ambientes de grade sob diferentes condições do ambiente de execução e a investigação de abordagens de escalonamento adaptativo. Ele foi cuidadosamente projetado para levar em consideração a dinâmica de grades oportunistas, provendo um conjunto de funcionalidades que agilizam o desenvolvimento de simulações que consideram o dinamismo do ambiente de execução. O simulador foi desenvolvido no contexto do projeto InteGrade, mas foi projetado para permitir a simulação de grades oportunistas de uma maneira em geral com o propósito de ser aplicado a outros projetos de pesquisa envolvendo middleware de grades.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Rodrigo Melo Martins.pdf: 1449274 bytes, checksum: c55738b6ff5f13795eaa87e218fa536c (MD5) Previous issue date: 2012-04-13 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / An opportunistic grid computing environment takes advantage of idle computing cycles of regular computers and workstations that can be spread across several administrative domains for running high performance applications. Opportunistic grids are usually constructed from personal computers that do not need to be dedicated for executing grid applications. The grid workload must coexist with local applications executions, submitted by the nodes regular users. Thus, its execution environment is typically dynamic, heterogeneous and unpredictable failures occur frequently. In addition, the resources of an opportunistic grid can be used at any time for the execution of local tasks, making it difficult to preview the conclusion of the tasks running on the grid nodes. These characteristics hinder the successful execution of applications for which there are time restrictions related to its completion. This thesis presents a management mechanism specifically designed for opportunistic grid computing environments for handling the execution of applications with time deadlines set by users during their submission to the system. The proposed mechanism is based on a dynamic scheduling and rescheduling approach and was evaluated using a simulated model considering various typical scenarios of opportunistic grids. The results demonstrated the benefits of the proposed approach in comparison to traditional scheduling approaches applied in opportunistic grids. / Um ambiente de computação de grade oportunista aproveita ciclos ociosos de computadores e estações de trabalho que podem ser distribuídos por vários domínios administrativos para a execução de aplicações de alto desempenho. Grades oportunistas geralmente são construídas a partir de computadores pessoais que não precisam ser dedicados para a execução de aplicações em grade. Neste tipo de grade, a carga de trabalho deve coexistir com execuções de aplicações locais submetidos pelos usuários dos nós que a compõe. Assim, seu ambiente de execução é tipicamente dinâmico, heterogêneo e imprevisível e falhas ocorrem com frequência. Além disso, os recursos de uma grade oportunista podem ser usados a qualquer momento para a execução de tarefas locais, o que torna difícil prever a conclusão das tarefas em execução nos nós da grade. Essas características dificultam a execução bem sucedida de aplicações para as quais existem restrições de tempo relacionada com a sua conclusão. Este trabalho apresenta um mecanismo de gerenciamento da execução de aplicações projetado especificamente para ambientes de computação de grade oportunista cujas aplicações possuem prazos de execução (deadline) definidos pelos usuários durante sua submissão ao sistema. O mecanismo proposto é baseado em uma abordagem dinâmica de escalonamento e reescalonamento de aplicações e foi avaliado através de um modelo de simulação levando-se em consideração vários cenários típicos de grades oportunistas. Os resultados demonstraram os benefícios da abordagem proposta em comparação com abordagens de escalonamento de aplicações tradicionalmente utilizadas em grades oportunistas.