Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | computacion |
| Título: | Análisis del comportamiento de aplicaciones paralelas y distribuidas por medio de técnicas de emulación de redes |
| Título alternativo: | Analysis of the behavior of parallel and distributed applications using network emulation techniques |
| Autor: | Geier, Maximiliano Iván |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la Web: | 2019-05-31 |
| Fecha de defensa: | 2018-12-13 |
| Fecha en portada: | 2018 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Computación |
| Director: | Mocskos, Esteban |
| Consejero: | Garbervetsky, Diego |
| Jurado: | Rampp, Markus; Díaz, Cristian Mateos; Alvarez Hamelin, José I. |
| Idioma: | Inglés |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6538_Geier |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6538_Geier.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n6538_Geier |
| Ubicación: | Dep.COM 006538 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Geier, Maximiliano Iván. (2018). Análisis del comportamiento de aplicaciones paralelas y distribuidas por medio de técnicas de emulación de redes. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6538_Geier |
Resumen:
Una gran cantidad de aplicaciones paralelas se encuentran programadas utilizando Message Passing Interface (MPI), que funciona como un standard de facto en el mundo de la computación de alto rendimiento. Por otro lado, los paradigmas de Fog y Edge Computing emergieron como una solución a las limitaciones del modelo de Cloud Computing para servir a una gran cantidad de dispositivos eficientemente. Estos últimos cuentan con un poder de cómputo inutilizado que puede ser explotado para ejecutar aplicaciones paralelas. Nos focalizamos en la siguiente pregunta: ¿Pueden las aplicaciones basadas en MPI aprovechar el incremento en los recursos disponibles distribuidamente por medio del paradigma de Fog/EdgeComputing? En este trabajo presentamos SherlockFog, una herramienta para experimentar con aplicaciones paralelas en configuraciones de red arbitrarias. Proponemos una metodología para estudiar si es factible ejecutar aplicaciones paralelas en entornos Fog/Edge. Estudiamos la indicidencia del empeoramiento de las condiciones de red en diversos benchmarks de la versión paralela MPI de los NAS Parallel Benchmarks en topologías de red fog. Adicionalmente, proponemos una extensión a SherlockFog que hace uso de la herramienta Intel Pin para inyectar instrucciones de manera paramétrica en el código a ser estudiado, imitando procesadores con diferente poder de cómputo. Analizamos el impacto de nodos más lentos en dos benchmarks y mostramos que la incidencia de un único nodo más lento es significativa, pero incorporar nodos adicionales más lentos no acentúa dicha degradación. El efecto de la latencia también es analizado, pero su impacto depende del patrón de comunicación del código evaluado. Finalmente, mostramos que nuestra metodología también es aplicable al estudio de otros tipos de sistemas distribuidos. Utilizando uno de los clientes oficiales de la criptomoneda Ethereum, reemplazamos el algoritmo de minado con un modelo simulado construido en base a las características estadísticas del proceso real, e instrumentamos el cliente para capturar eventos de red de interés. Propusimos escenarios de red de diversos tamaños en los cuales estudiamos la incidencia del tiempo de target en la presencia de forks en la red.Mostramos que, incluso utilizando una plataforma experimental de hardware convencional, es posible utilizar nuestra herramienta para estudiar la dinámica de sistemas basados en blockchain de hasta cientos de nodos.
Abstract:
A large number of parallel applications are programmed using Message Passing Interface, which is a de facto standard in High Performance Computing environments. On the other hand, the Fog and Edge Computing paradigms have emerged as a solution to the limitations of the Cloud Computing model to serve a huge amount of connected devices effficiently. These devices have unused computing power that could be exploited to execute parallel applications.We focus on the following question: Can MPI-based applications take advantage of the increasing number of distributed resources available through Fog/Edge Computing Paradigm? In thiswork,we present SherlockFog, a tool to experiment with parallel applications in arbitrary network setups.We propose a methodology to study the feasibility of running parallel applications in Fog or Edge environments. We study the efffect of worsening network conditions for several benchmarks of the MPI version of NAS Parallel Benchmarks on fog-like network topologies. Further,we propose an extension to SherlockFog thatmakes use of the Intel Pin Tool to inject instructions parametrically in the target code, mimicking CPUs with diffferent computing power.We analyze the impact of slower nodes on two benchmarks and showthat the incidence of a single slower node is significant, but slowing more nodes down does not further degrade performance. The latency efffect is also analyzed, but its impact depends on the communication pattern of the target code. Finally,we showthat this methodology is also useful to study other types of distributed systems. Using one of the mainstreamclients of the Ethereumcryptocurrency, we replaced the mining algorithmwith a simulation model built upon the statistical characteristics of the mining process and instrumented the client to capture relevant network events.We propose several network scenarios of increasing size in which we study the incidence of the target time in the presence of forks in the network.We showthat even using a small testbed consisting of just commodity hardware, it is possible to use our platformto study the dynamics of blockchain-based systems up to hundreds of nodes.
Citación:
---------- APA ----------
Geier, Maximiliano Iván. (2018). Análisis del comportamiento de aplicaciones paralelas y distribuidas por medio de técnicas de emulación de redes. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6538_Geier
---------- CHICAGO ----------
Geier, Maximiliano Iván. "Análisis del comportamiento de aplicaciones paralelas y distribuidas por medio de técnicas de emulación de redes". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2018.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6538_Geier
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