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Algoritmo de Escalonamento para Aplicações em uma Grade
Computacional Extensível aos Receptores Digitais de Televisão
Bruno Guazzelli Batista
Orientadora: Profª Drª Regina Helena Carlucci Santana
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Grid@TVICMC USP2
Roteiro
Introdução Grades Computacionais Televisão Digital Grid@TV Objetivos
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Grid@TVICMC USP3
Introdução
Busca pelo aumento do poder de processamento Compartilhamento de recursos em diferentes
instituições Uma das soluções: Computação em Grade
– Vários computadores conectados por uma rede onde o trabalho é dividido e executado paralelamente.
Baixo Custo Maior potencia computacional
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Grid@TVICMC USP4
Introdução
Implantação do Sistema Digital de Televisão no país Será necessário que os telespectadores tenham um
receptor digital (Set-Top Box) dotado de recursos computacionais para fazerem uso das vantagens providas por esse sistema
Muitos desses recursos podem permanecer ociosos, possibilitando a criação de uma grade computacional.
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Grid@TVICMC USP5
Introdução
Grid Anyware é um middleware para grades computacionais que tem como objetivo agregar elementos computacionais de diversas naturezas (Teixeira, 2009).
Grid@TV - middleware de grade computacional ponto-a-ponto(P2P), capaz de agrupar em uma única organização virtual computadores convencionais e set-top boxes
Em um ambiente de Televisão Digital Interativa é possível que a emissora envie uma aplicação a ser executada no receptor do telespectador e o resultado pode ser enviado de volta via IP
Necessário que o mecanismo de escalonamento seja bastante robusto e eficaz.
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Grid@TVICMC USP6
Grades Computacionais
Supercomputador virtual composto por equipamentos geograficamente distribuídos que visa o compartilhamento de recursos computacionais (processadores, discos, licenças de software, etc) entre as OV.
Surgiu na metade do anos 90 Coordenar os recursos computacionais de maneira
descentralizada usando padrões, interfaces e protocolos abertos.
– Alto desempenho com qualidade de serviço sob demanda do usuário da grade sem que este saiba o que está acontecendo -> transparência do sistema.
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Grid@TVICMC USP7
Arquitetura
Modelo em camadas semelhante a uma ampulheta
Modelo de Camadas de uma Grade Computacional (Teixeira, 2009)
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Grid@TVICMC USP8
OGSA, OGSI e WSRF
Padronização é uma questão muito importante.Possibilita que soluções desenvolvidas por diferentes instituições possam interagir entre si.
OGSA (Open Grid Services Architecture) OGSI (Open Grid Services Infrastructure) WSRF (Web Services Resource Framework)
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Grid@TVICMC USP9
Televisão Digital
2 de Dezembro de 2007- primeira transmissão de sinais digitais na cidade de São Paulo.
Decreto presidencial 4901– SBTVD, além de promover recursos de
entretenimento e cultura, deve promover diversos outros benefícios como, por exemplo, a democratização da informação por meio da inclusão digital e aprendizagem à distância.
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Grid@TVICMC USP10
Televisão Digital
Benefícios oferecidos aos telespectadores:– Melhor qualidade de áudio e vídeo– Maior programação– Mobilidade– Interatividade
Aparelhos de televisão devem ser capazes de realizar todos os procedimentos necessários para apresentar uma programação. Para isso, utilizam Set-Top Box.
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Grid@TVICMC USP11
Set-Top Box
Realiza: processamento de fluxo de transporte, decodificação, apresentação de áudio e vídeo, execução de programas, comunicação com emissoras de televisão, entre outras funcionalidades.
Necessita de recursos computacionais como unidade de processamento e memória.
Grande número de receptores + natureza computacional do Set-Top Box = grande número de recursos computacionais ociosos.
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Grid@TVICMC USP12
Grid Anyware – Contexto TV Digital
Proposta de middleware de grade computacional P2P capaz de agrupar em uma única OV computadores convencionais e Set-Top Boxes (Teixeira, 2009).
Compartilhamento bi-direcional, onde set-top box pode ser provedor e consumidor de recursos.
– Provedor: compartilha seus ciclos ociosos da CPU para que usuários remotos possam utiliza-los.
– Consumidor: faz uso de recursos remotos aumentando a potência computacional da grade.
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Grid@TVICMC USP13
Grid Anyware – Contexto TV Digital
Na arquitetura P2P torna-se pré-requisito a existência, no set-top box, de um canal de retorno com acesso a Internet.
Possibilita que receptor se comunique diretamente com outros equipamentos de mesma natureza ou computadores convencionais.
Baseia-se na migração de objetos Java e invocação remota de métodos
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Arquitetura Grid Anyware – Contexto TV Digital
Arquitetura Grid@TV(Teixeira, 2009)
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Grid@TVICMC USP15
Objetivos
Determinar como deverão ser distribuídas as aplicações para os PC Peers, Broadcaster Peers e TV Peers. Essa distribuição poderá ser feita considerando tanto o envio via broadcast quanto o envio unicast.
Propor e avaliar algoritmos de escalonamento que possibilitem uma distribuição adequada de processos nos elementos da grade computacional proposta pelo Grid@TV.
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Grid@TVICMC USP16
Objetivos
• Devem ser considerados:– Comportamento com bastante dinamismo;
– Capacidade atual de processamento do Broadcaster Peer: determinado pela audiência;
– Características e objetivos dos consumidores de recursos;
– Informações sobre os tipos de nós disponíveis.
• Serão utilizados os simuladores: – GridSim – Simulador de Grids computacionais;– GSSIM – Simulador de escalonamento Grid.
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Grid@TVICMC USP17
GridSim – Simulator Grid
• Permite a modelagem e simulação de recursos de um Grid, bem como os usuários e aplicações.
• Também fornece primitivas para:– Criação de tarefas;– Mapeamento e gerenciamento das tarefas nos
recursos. Com isso escalonadores de recursos podem ser simulados.
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Grid@TVICMC USP18
GSSIM – Grid Scheduling SIMulator
• Ferramenta baseada em pacotes do GridSim e do SimJava2.
• Fornece uma camada acima da camada do GridSim que adiciona funcionalidades para modelar os componentes de escalonamento em Grids.
• Permite a simulação de todos os requisitos que compôem um Grid, como recursos, cargas de trabalho, políticas de escalonamento, topologias de rede, etc.
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Arquitetura GSSIM
GSSIM
GridSim
SimJava2
JVM
Arquitetura GSSIM em camadas
Máquina Virtual Java (JMV), cuja implementação é disponível para sistemas simples ou multiprocessados.
Fornece uma infraestrutura de controlador de eventos discretos em cima da JVM para conduzir a simulação no GridSim.
Permite a modelagem e a simulação do núcleo de entidades Grid.
Permite a simulação de recursos agregados chamados Grids brokers ou escalonadores.
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GSSIM – Dados de entrada
• Consistem de um arquivo de configuração que descreve as cargas de trabalho e os recursos.
• Os parâmetros que caracterizam a geração de carga de trabalho são especificados em um arquivo XML – permite definir parâmetros como: contador de processos, taxa de chegada, contador de tarefas, tempos de execução das tarefas, tempo de simulação.
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GSSIM – Dados de entrada
• Descrição dos recursos consiste de dois tipos de informação: provedores de recursos e topologia de rede.
• Provedores de recursos – possuem parâmetros e informações dos recursos
• Topologia de rede – define os links de rede e seus parâmetros
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GSSIM – Dados de entrada
• Os recursos também são descritos em um arquivo XML.
• Cada provedor de recurso consiste de 3 elementos:– Uma lista de filas incluindo seus parâmetros, ex:
prioridade, número de processadores atribuidos a fila, etc.– Informações coletivas sobre os recursos disponíveis em
um determinado provedor de recursos ou a descrição de todas a máquinas, ex: número de CPUs livres, memória, etc.
– Disponibilidade do mecanismo de reserva antecipada AR
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Dúvidas e Sugestões?
Obrigado!