Exemplo de Arquitetura: Cliente/Servidor com Mestre e Escravos. Interface. Fator de speed-up. Speed-up

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1 Exemplo de Arquitetura: Cliente/Servidor com Mestre e s Arquitetura Mestre- Speed-up / Cliente Mestre Prof João Paulo A Almeida (jpalmeida@infufesbr) Cliente 2015/01 - INF02799 Com alguns slides de Parallel Programming Techniques & Applications Using Networked Workstations & Parallel Computers 2nd ed, B Wilkinson & M Allen, Interface Pode ser compartilhada pelo mestre e pelos escravos Cliente Mestre NameService public interface Somador extends javarmiremote { public float soma(float[] vetor) throws javarmiremoteexception; }; }; Speed-up p = número de processos n = tamanho do problema (eg, número de elementos do vetor) Fator de speed-up S(p) = Tempo de execução usando um processador / Tempo de execução usando p processadores = t s /t p Considerar melhor algoritmo sequencial para a tarefa 1

2 Qual é o speed-up máximo possível? Fator de speed-up Intuitivamente o speed-up máximo é o speedup linear (S(p)=p) Em que condições? f=0, ou seja é completamente paralelizável e consigamos dividir o trabalho entre os processadores igualmente E se f 0 Qual é o speed-up máximo possível? S(p)<p, temos speed-up sublinear S(p) 1, temos slow-down S(p)>p, temos speed-up superlinear Speed-up máximo com f<>0 Mesmo com número infinito de processadores, speed-up máximo é limitado a 1/f Se apenas 5% da computação for serial, speed-up máximo é 20, independente do número de processadores Escalabilidade Fator de Speed- up S(p) Número de processadores, p S(p), f=0% S(p), f=5% S(p), f=10% S(p), f=20% S(p), f=50% 2

3 Uma outra métrica importante Revela o uso de recursos para atingir um benefício Eficiência como a razão entre o speed-up e o número de processadores: E(p)=S(p)/p Eficiência, E(p)=S(p)/p Eficiência E(p), f=0% E(p), f=5% E(p), f=10% E(p), f=20% E(p), f=50% Número de processadores, p Variações E se a carga dos escravos não for a mesma? E se as características dos processadores forem diferentes? E se não conseguirmos prever o tamanho do problema? Variações E se houver falhas durante a computação? 3

4 Trabalho de implementação: Parte 1 Implementar a arquitetura mestre/escravo como apresentada para realizar um merge sort paralelo O programa cliente deve gerar vetores aleatórios (de inteiros), de vários tamanhos Use o serviço de nomes para registrar e achar o mestre Pode ser testado inicialmente em uma única máquina (Claro, vários escravos) e6/merge_sort_algorithm_diagramsvg Mergesort Mergesort Implementação serial Nos escravos use qualquer implementação serial de bom desempenho Compare sua solução (p/ obter o speed-up) considerando esta solução serial de bom desempenho : Análise do MergeSort 4

5 Parte 2: Faça uma análise do tempo de resposta observado pelo cliente Crie gráficos para esta análise, usando: Diferentes tamanhos de vetor na faixa [110 6 ] (tempo de resposta x tamanho do vetor) 2, 3 e 4 processadores em máquinas diferentes (tempo de resposta x tamanho do vetor) no caso sequencial Com 2 processadores Com 3 processadores Com 4 processadores Quanto mais melhor! Speed-up comparativo (diferentes tamanhos de vetor e número de processadores) Documente: tipo de máquinas usadas, sistema operacional, memória disponível, configuração de rede Se necessário, use o laboratório de graduação Estime o overhead de comunicação Parte 3: Adicionando robustez Mestre deve remover escravos da lista quando invocação gerar exceção Opção nos escravos para sair, com operação para remoção no mestre Para casa Dê uma forma de se adicionar robustez (tolerância a falhas) à arquitetura mestreescravo descrita em sala de aula Considere que os escravos podem falhar a qualquer momento, e que o mestre não falhará enquanto estiver processando uma requisição de um cliente (o mestre pode falhar entre requisições dos clientes) Como o sistema se recupera de cada uma dessas falhas? (Inclua na sua solução uma abordagem para a distribuição de referências Considere que a referência do objeto muda após uma falha) Use diagramas de sequência para explicitar a dinâmica da sua solução 5