Ambientes de Computação de
Alto Desempenho
Prof. Dr. José Luís Zem
[email protected]
I Jornada Técnico-Científica
IFSP – Maio/2011
Agenda

Desempenho

Computação Distribuída (Distributed Computing)

Computação em Nuvem (Cloud Computing)

Computação em Grade (Grid Computing)

Computação em Cluster (Cluster Computing)

Programação Distribuída

Plataforma Computacional
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Desempenho
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Desempenho

Três maneiras de você aumentar o seu desempenho na execução
de uma tarefa:




Trabalhando muito.
Trabalhando de maneira inteligente.
Chamando alguém para ajudá-lo.
Analogia no ambiente de computação



Usar um hardware mais rápido.
Otimizar as técnicas e algoritmos usados na solução da tarefa.
Organizar múltiplos computadores para resolver a tarefa.
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Desempenho
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Ranqueamento de plataformas
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Ranqueamento de plataformas
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
As dez plataformas mais potentes
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Tianhe-1A
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Jaguar
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Algumas Imagens
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Arranjo Interno - RoadRunner

1,059 petaflops.

1 petaflop corresponde a 1.000.000.000.000.000 de operações de
ponto flutuante por segundo (1 quatrilhão).
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Fornecedores …
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Segmentos …
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Família de Processadores …
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Qte. de Elementos Processadores …
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Família de Interconexão …
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Arquitetura …
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Família de Sistemas Operacionais …
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Continentes …
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Região Geográfica …
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Países …
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil …
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil …
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil …
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Tupã)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Tupã)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Tupã)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Tupã)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Tupã
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Galileu)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Galileu)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Galileu)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
E o Brasil … (Galileu)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Galileu
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Desempenho
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Desempenho Projetado
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Tipo da localidade de instalação
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Arquitetura
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Tecnologia
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Alguns sites

TOP500 Supercomputers Site
 http://www.top500.org/

Watson
 http://g1.globo.com/videos/globo-news/espaco-aberto-cienciae-tecnologia/v/programa-tenta-entrevistar-osupercomputador-watson/1465938/

TSUBAME
 http://www.gsic.titech.ac.jp/node/370

Watson for a Smart Planet
 http://www-03.ibm.com/innovation/us/watson/watson-for-asmarter-planet/index.html
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Computação Distribuída
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Computação Distribuída

Single System Image - Usuários desconhecem a multiplicidade
de máquinas e o acesso aos recursos remotos é realizado da
mesma maneira que se faz o acesso aos recursos locais.

Migração de Dados
 Transferência de dados movendo-se todo o arquivo, ou então
transferindo somente a porção do arquivo que será necessária
à tarefa a ser executada.

Migração da Computação
 Transferência da computação ao invés dos dados através do
sistema de computação.

Migração de Processos
 Executa todo um processo ou suas partes em diferentes sites.
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Computação em Nuvem
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Computação em Nuvem
Google
Microsoft
Amazon
EMC
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Computação em Nuvem

Arquitetura genérica.

PaaS – Plataform as a Service (consiste no
fornecimento
de
plataformas
de
desenvolvimento
e
de
execução
de
softwarei).

SaaS – Software as a Service (consiste em
um modelo de desenvolvimento de software
onde se fornece licenças para as aplicações
sob demanda).

IaaS – Infrastructure as a Service (consiste
na
disponibilização
da
infraestrutura
computacional, tradicionalmente através de
ambientes virtualizados).

Utility Computing (é o empacotamento de
recursos
computacionais,
tais
como
processamento e armazenamento).
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Computação em Grade
GRID
GRID
GRID
GRID
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Computação em Grade

Representação lógica.
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Computação em Grade

Arquitetura genérica.

Aplicações – São as aplicações
que
compartilham
recursos
gerenciados de modo controlado.

Coletiva
–
Descoberta,
corretagem,
monitoração
e
controle dos grupos de recursos.

Recursos –
gerenciado
individuais.

Base – São os recursos físicos,
como
computadores,
armazenamento, redes, sensores,
programas e dados.
Acesso
aos
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seguro e
recursos
Computação em Cluster

Clusters Centralizados

Composto por estações de trabalho ou PCs.



Equipamentos são montados em racks.
Localizados em um único local (normalmente uma sala).
Organizados de um modo mais compacto para reduzir o tamanho e o
comprimento dos cabos.
São máquinas homogêneas e não possuem periféricos (a não ser placa
de rede e, possivelmente, discos).


Clusters Descentralizados

Composto por estações de trabalho ou PCs.



Equipamentos estão espalhados.
Estão conectados por uma LAN.
São máquinas heterogêneas e
periféricos.
têm
um
conjunto
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completo
de
Cluster de Computadores

Arquitetura genérica (cluster com nós reais e/ou virtuais).
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Cluster de Computadores

Funções lógicas dos nós.
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Cluster de Computadores
 Cluster de Alto Desempenho.
NC 01
NC 02
NC 03
NC 04
NC 05
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Cluster de Computadores

Cluster de Alta Disponibilidade.
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Cluster de Computadores

Cluster de Balanceamento de Carga.
NC01
NC02
NC03
NC04
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Cluster de Computadores

Cluster de Alta Confiabilidade.
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Alguns sites

IEEE Computer Society Task Force on Cluster Computing
 http://www.ieeetfcc.org/

Cluster Computing Grid
 http://www.ccgrid.org/

IBM Smart Cloud
 http://www.ibm.com/cloud-computing/us/en/

World Community Grid
 http://www.worldcommunitygrid.org/
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Programação Distribuída
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Estabelecendo uma sessão de
Trabalho
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Tela de Autenticação de Usuário
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Criando o arquivo lamhosts
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Ativar a topologia lógica
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Tudo pronto para começar
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PROG01.C (código-fonte)
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PROG01.C (compilaçao/execução)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
PROG02.C (código-fonte)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
PROG02.C (compilaçao/execução)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
PROG03.C (código-fonte)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
PROG03.C (compilaçao/execução)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
PROG04.C (código-fonte)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
PROG04.C (compilaçao/execução)
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Desativar a topologia lógica
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Quase pronto para desligar
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Encerrando a sessão de trabalho
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Alguns sites

Message Passing Interface Forum
 http://www.mpi-forum.org/

The Message Passing Interface (MPI) standard
 http://www.mcs.anl.gov/research/projects/mpi/
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Plataforma Computacional
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Topologia do Cluster
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Solicitação de um recurso
Ambientes de Computação de Alto Desempenho
Escolhendo o nó de atendimento
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Encaminhando a solicitação
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Buscando o arquivo
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Retorno do arquivo solicitado
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Processamento do requisição
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Retorno do resultado
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Decidindo pelo destinatário
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O resultado é entregue
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Alguns sites

Linux Virtual Server
 http://www.linuxvirtualserver.org/
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