Distribuição de tarefas em computação distribuída Estudo de caso: BOINC

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Neusa Minho Santarém
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1 Distribuição de tarefas em computação distribuída Estudo de caso: BOINC Alex Massao Morinaga, Hugo Posca de Vasconcelos, Orientador: Prof. Dr. Alfredo Goldman vel Lejbman Novembro de 2009

2 Computação distribuída O que é?

3 Computação distribuída O que é? 1 Em um mesmo computador, processos com memória própria

4 Computação distribuída O que é? 1 Em um mesmo computador, processos com memória própria 2 Computadores diferentes ligados em rede

5 Computação distribuída O que é? 1 Em um mesmo computador, processos com memória própria 2 Computadores diferentes ligados em rede Em ambos os casos, um processo é independente do outro

6 Computação distribuída O que é? 1 Em um mesmo computador, processos com memória própria 2 Computadores diferentes ligados em rede Em ambos os casos, um processo é independente do outro Comunicação por mensagens

8 Computação distribuída Por que utilizar?

9 Computação distribuída Por que utilizar? A própria natureza da aplicação pode necessitar uma rede de computadores

10 Computação distribuída Por que utilizar? A própria natureza da aplicação pode necessitar uma rede de computadores Opção mais barata do que um computador com o mesmo desempenho

11 Computação distribuída Por que utilizar? A própria natureza da aplicação pode necessitar uma rede de computadores Opção mais barata do que um computador com o mesmo desempenho Tolerância a falhas: problema em uma máquina não compromete o sistema inteiro

12 Computação em grade Cada parte da grade pode agir como produtor ou consumidor de recursos Não existe anonimidade

13 Computação voluntária Voluntários: Oferecem recursos computacionais a projetos que têm interesse

14 Computação voluntária Voluntários: Oferecem recursos computacionais a projetos que têm interesse São anônimos

15 Computação voluntária Voluntários: Oferecem recursos computacionais a projetos que têm interesse São anônimos Devem confiar nos projetos que estão dispostos a ajudar

16 Computação voluntária Projeto: Quanto mais voluntários, melhor

17 Computação voluntária Projeto: Quanto mais voluntários, melhor Por isso, projetos precisam fazer propaganda para chamar a atenção de várias pessoas

18 BOINC Berkeley Open Infrastructure for Network Computing

19 O que é Infra-estrutura para computação distribuída

20 O que é Infra-estrutura para computação distribuída Computação em grade Computação voluntária

21 O que é Infra-estrutura para computação distribuída Computação em grade Computação voluntária Aplicação mais comum: mestre-escravo

22 O que é Infra-estrutura para computação distribuída Computação em grade Computação voluntária Aplicação mais comum: mestre-escravo Desenvolvido sob LGPL (GNU Lesser General Public License)

23 O que é Infra-estrutura para computação distribuída Computação em grade Computação voluntária Aplicação mais comum: mestre-escravo Desenvolvido sob LGPL (GNU Lesser General Public License) Desenvolvido originalmente para o projeto SETI@home (Search for Extraterrestrial Intelligence)

24 O que é Atualmente com 62 Projetos afiliados

25 O que é Atualmente com 62 Projetos afiliados Malariacontrol.net PrimeGrid ClimatePrediction.net

26 O que é Atualmente com 62 Projetos afiliados Malariacontrol.net PrimeGrid ClimatePrediction.net Aproximadamente voluntários ativos

27 O que é Atualmente com 62 Projetos afiliados Malariacontrol.net PrimeGrid ClimatePrediction.net Aproximadamente voluntários ativos Aproximadamente computadores ativos

28 O que é Atualmente com 62 Projetos afiliados Malariacontrol.net PrimeGrid ClimatePrediction.net Aproximadamente voluntários ativos Aproximadamente computadores ativos Média a cada 24 horas: 2,7 PetaFLOPS (IBM RoadRunner: 1,5 PetaFLOPS)

29 Como funciona BOINC works

30 Sistema de créditos Créditos são dados para demonstrar o quanto um usuário participou do projeto

31 Sistema de créditos Créditos são dados para demonstrar o quanto um usuário participou do projeto Eles são fornecidos após o usuário devolver o resultado para o servidor, e este confirmar o resultado

32 Sistema de créditos Créditos são dados para demonstrar o quanto um usuário participou do projeto Eles são fornecidos após o usuário devolver o resultado para o servidor, e este confirmar o resultado Este processo pode demorar alguns dias

34 Segurança Alguns cuidados relacionados à computação voluntária:

35 Segurança Alguns cuidados relacionados à computação voluntária: Falsificação de respostas e créditos

36 Segurança Alguns cuidados relacionados à computação voluntária: Falsificação de respostas e créditos Sem replicação Com replicação Com replicação adaptativa

37 Segurança Alguns cuidados relacionados à computação voluntária: Falsificação de respostas e créditos Sem replicação Com replicação Com replicação adaptativa Distribuição de executáveis maliciosos

38 Segurança Alguns cuidados relacionados à computação voluntária: Falsificação de respostas e créditos Sem replicação Com replicação Com replicação adaptativa Distribuição de executáveis maliciosos Falha de servidores de dados

39 Replicação

40 Segurança Roubo de contas por ataque ao servidor ou pela rede

41 Segurança Roubo de contas por ataque ao servidor ou pela rede Roubo de arquivos de entrada/saída

42 Segurança Roubo de contas por ataque ao servidor ou pela rede Roubo de arquivos de entrada/saída Abuso dos projetos aos participantes

43 Segurança Roubo de contas por ataque ao servidor ou pela rede Roubo de arquivos de entrada/saída Abuso dos projetos aos participantes Intencional Acidental

44 Linguagens aceitas Originalmente, aceita programas escritos em C/C++. Com certos programas, também pode aceitar: FORTRAN Java (Windows apenas) Python

45 Programando Um programa precisa utilizar as bibliotecas fornecidas pelo BOINC para poder funcionar corretamente. As bibliotecas permitem: Checkpointing Criar seções críticas que não podem ser interrompidas pelo cliente Marcar o progresso do aplicativo Contabilizar os créditos

46 Cliente Roda na maioria dos sistemas operacionais Fácil instalação Fácil de se afiliar a um projeto Executa os programas em nice Altamente configurável

47 Servidor Para se criar um projeto que utilize o BOINC precisamos: PHP Apache MySql Código fonte do BOINC

49 Depois que o servidor estiver instalado precisamos: Criar Work Units Arquivos XML que descrevem o trabalho e seus resultados Os dados a serem computados Os programas que serão utilizados no projeto para verificar as repostas, analisar os dados, etc.

50 Exemplo de Work Unit < f i l e i n f o> <number>0</ number> </ f i l e i n f o> <w o r k u n i t> < f i l e r e f> <f i l e n u m b e r>0</ f i l e n u m b e r> <open name>i n</ open name> </ f i l e r e f> <min quorum>1</ min quorum> < t a r g e t n r e s u l t s>1</ t a r g e t n r e s u l t s> </ w o r k u n i t> Exemplo de Work Unit

51 Exemplo de Work Unit < f i l e i n f o> <name><outfile 0/></name> <g e n e r a t e d l o c a l l y /> <u p l o a d w h e n p r e s e n t /> <max nbytes>10000</ max nbytes> <u r l><upload URL/></ u r l> </ f i l e i n f o> < r e s u l t> < f i l e r e f> <f i l e n a m e><outfile 0/></ f i l e n a m e> <open name>o u t</ open name> </ f i l e r e f> </ r e s u l t> Exemplo de Work Unit do resultado

52 O que fizemos Instalamos um servidor do BOINC Criamos um programa em C Realizava alguns cálculos Queimava ciclos de CPU para vermos a execução de forma gradual Distribuimos por alguns computadores Recebemos e analisamos as respostas

53 s t a t i c void burncputime ( ) { double a = 0 ; } f o r ( i n t i = 0 ; i < 1<<17; i ++) f o r ( i n t j = 0 ; j < 1<<17; j ++) a += ; Função utilizada para queimar ciclos da CPU

54 Conclusão Utilizar o cliente do BOINC enquanto se realizam tarefas cotidianas é quase imperceptível

55 Conclusão Utilizar o cliente do BOINC enquanto se realizam tarefas cotidianas é quase imperceptível Sua estrutura permite que usuários facilmente se afiliem a um projeto, sem necessidade de configurações avançadas, o que permite que projetos tenham um grande alcance de público

56 Conclusão Utilizar o cliente do BOINC enquanto se realizam tarefas cotidianas é quase imperceptível Sua estrutura permite que usuários facilmente se afiliem a um projeto, sem necessidade de configurações avançadas, o que permite que projetos tenham um grande alcance de público Permite que universidades, pequenas e médias empresas aproveitem todos os computadores disponíveis em suas redes, sem muitos custos adicionais, para realizarem tarefas que necessitem de muito poder computacional

57 Conclusão Utilizar o cliente do BOINC enquanto se realizam tarefas cotidianas é quase imperceptível Sua estrutura permite que usuários facilmente se afiliem a um projeto, sem necessidade de configurações avançadas, o que permite que projetos tenham um grande alcance de público Permite que universidades, pequenas e médias empresas aproveitem todos os computadores disponíveis em suas redes, sem muitos custos adicionais, para realizarem tarefas que necessitem de muito poder computacional Devido à grande quantidade de informações que podem ser geradas e obtidas é recomendável ter uma equipe dedicada ao funcionamento do projeto

58 Agradecimentos

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