COMPUTAÇÃO DE ALTO
DESEMPENHO
DISPONIBILIZADA COMO
SERVIÇO EM AMBIENTES
DISTRIBUÍDOS
Marcio Lobo Netto
LSI - PEE - EPUSP
COMDEX-SP’98
ELEBRA
computação de alto desempenho
requer computadores de grande porte
não é resolvida em um PC
requer programas de grande complexidade
normalmente estabelecida em centros de
computação
computação de alto desempenho
exemplos
visualização
medicina
meteorologia e ciências climáticas
ciências ambientais
geologia
astronomia
engenharia
arquitetura
computação de alto desempenho
exemplos
simulação
física de partículas
biologia molecular / industria farmaceutica
fenômenos turbulentos
aero e fluido dinâmica
deformação de corpos
análise de materiais
computação de alto desempenho
áreas de atuação
ensino
pesquisa
projetos industriais
serviços em geral
processamento de grandes volumes de
dados
processamento de alta complexidade
ambientes distribuídos
redes
redes locais
Ethernet
redes de longa distância
ATM
ISDN
Internet
ambientes distribuídos
redes
capacidade
banda
latência
topologia
conectividade
ponto a ponto
pacotes
cenário alvo
laboratório virtual
servidor oferece páginas Web
servidor executa scripts pesados
cliente apenas recebe e apresenta resultados
servidor
hpc
clientes
pc
pc
pc
rede
pc
pc
pc
cenários relacionados
java applets
servidor oferece páginas Web
cliente executa scripts leves (JAVA)
servidor
hpc
clientes
pc
pc
pc
rede
pc
pc
pc
cenários relacionados
video on demand
servidor oferece vídeo em demanda
cliente apresenta vídeo
servidor
hpc
clientes
pc
pc
pc
rede
pc
pc
pc
cenários relacionados
Computer Supported Cooperative Work
análise clínica; decisão cirúrgica
projeto industrial; projeto arquitetônico
processo experimental
servidor
hpc
clientes
pc
pc
pc
rede
pc
pc
pc
cenários
laboratório
virtual
Java
applets
video on
demand
rede
hpc
pc
rede
hpc
pc
rede
hpc
pc
rede
hpc
pc
comparação de desempenho
computer supported
cooperative work
laboratório virtual
conceito 1: realidade virtual
implementação de um laboratório virtual,
usando o computador e técnicas de realidade
virtual para simular o laboratório desejado
laboratório só existe dentro do computador
conceito 2: acesso remoto
disponibilização de acesso remoto a recursos
laboratoriais, não disponíveis localmente
laboratório existe fisicamente, mas em outro local
• centro de computação virtual
laboratório virtual
realidade virtual
uso de realidade virtual para simular
ambientes de laboratório
simulação realizada em ambientes virtuais
ambientes inóspitos, espaciais, submarinos ...
interessante para tarefas cuja execução
experimental é inviável na prática
missão de reparo do telescópio espacial Hubble
permite o estudo da tarefa a ser realizada
posteriormente na realidade
simulação cirurgica
laboratório virtual
acesso remoto
disponibiliza recursos especiais pela rede
computadores de alto desempenho
equipamentos laboratoriais de alto custo
telescópios
tomógrafos
equipamentos para medições
permite compartilhamento destes
recursos
possibilita o acesso remoto a recursos caros
por vários usuários
laboratório virtual
acesso remoto
recursos de observação ativa (interesse)
usuário tem direito a reservar o recurso para
seu uso por um determinado período
recursos disponibilizados são controláveis
remotamente pelo usuário via rede (ativo)
telescopio (Hubble), se o usuário puder definir o
campo de observação
laboratório didático de eletrônica, onde diversos
experimentos estejam montados e o aluno possa
controlar os equipamentos via rede e observar os
resultados (aula participativa)
laboratório virtual
acesso remoto
recursos de observação passiva
recursos podem ser compartilhados
simultaneamente por vários usuários
recursos não são controláveis remotamente
pelo usuário da rede (passivo)
Path Finder, pois apenas recebemos via rede (online) imagens e vídeos, que são posteriormente
apresentados pela imprensa (jornais, televisão)
experiência de eletrônica cujo propósito é o de
apresentação de conceitos (aula expositiva)
laboratório virtual
centro de computação virtual
dispõe de computadores de grande porte
computadores de alto desempenho
computadores massivamente paralelos
dispõe de programas de grande porte
instalação e manutenção do conjunto de
programas nas máquinas de grande porte
requer um time altamente qualificado
favorece concentração de altos
investimentos
laboratório virtual
centro de computação virtual
alto custo da implantação e manutenção
dos recursos existentes
pode ser diluído pela disponibilização destes
recursos na forma de serviços
hardware
software
dado o alto custo, torna-se restrito o número
de centros de computação virtuais
laboratório virtual
centro de computação virtual
não vai contra a tendência de
descentralização
maior parte das aplicações são satisfeitas por
computadores pessoais
mas aplicações computacionalmente
intensivas podem ser beneficiadas por
ambientes oferecidos por laboratórios virtuais
laboratório virtual
centro de computação virtual
complexidade computacional versus
demanda
demanda
interessante
para produto
interessante
para serviço
complexidade computacional
laboratório virtual
centro de computação virtual
tempo de CPU versus número de usuários
número
de usuários
tempo
de processamento
região de
interesse
arquitetos
físicos
centros de computação virtual
CENAPADs / NARs
centros nacionais de processamento de
alto desempenho, provendo serviços via
núcleo de acesso remotos
6 centros foram implantados com apoio da
FINEP
objetivam prover serviços de computação de
alto desempenho via rede (NARs)
permitem ao usuário usar seus os recursos
computacionais via NARs
centros de computação virtual
CENAPADs / NARs
NAR
NAR
NAR
NAR
CENAPAD
NAR
NAR
NAR
NAR
NAR
NAR
NAR
NAR
CENAPAD
NAR
NAR
NAR
NAR
centros de computação virtual
Virtual LSI
disponibilização de serviços de
computação de alto desempenho pelo
Laboratório de Sistemas Integraveis
computador paralelo (arquitetura distribuida)
com 256 nos (pentium pro 200 MHz)
projeto SPADE
serviços de visualização
projeto SMART
serviços de síntese de imagens
projeto RTP, projeto DOMAIN
centros de computação virtual
Virtual LSI
computadores paralelos do projeto SPADE
clientes
V-LSI
rede
centros de computação virtual
Virtual LSI - imageamento medico
síntese de imagens via volume rendering
SMART: (LSI-USP, HC-USP, Uni-Manchester)
clientes
consultórios
servidor
pc
hpc
high
speed
link
pc
tomógrafo
hc
rede
pc
pc
centros de computação virtual
Virtual LSI - síntese de imagens
síntese de imagens via ray-tracer paralelo
RTP
DOMAIN (LSI-USP, Fh-IGD Darmstadt)
clientes
escritorios de arquitetura
pc
servidor
síntese de imagens
hpc
rede
pc
pc
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls
disponibilização de serviços de
computação de alto desempenho
PC2 / Universidade de Paderborn (Alemanha)
Fh-IGD / Universidade Darmstadt (Alemanha)
usando sua infraestrutura de computadores
paralelos e redes de estações de trabalho
serviços de simulação da distribuição global
de energia em edificios
radiosidade e ray-tracing
outros partners: Parsytec, System Connect
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls
uso em arquitetura
computação da iluminação global
distribuição da iluminação em uma cena
produz resultados permitindo
walk-through em cenários complexos
simulação por radiosidade
produção de uma sequência de vídeo
(animação foto-realística)
síntese de imagens por ray-tracing evolucionário
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls
Internet
modelo arquitetônico (VRML)
modelo arquitetônico
refinado
cliente
apresentação
servidor
computação
animação foto-realística
interação
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Internet
servidor
possui um daemon a espera de novos
cenários
ao receber um novo cenário dispara a sua
computação
após finalizar a computação é enviado um
email notificando o término do trabalho
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Internet
cliente
entra no site e escolhe o serviço
preenche formulários com autorização para
leitura da cena (via ftp)
endereço da máquina e diretório para localização
do arquivo
espera o servidor buscar os dados e notificar
o fim da computação
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
protocolo próprio
conversação entre interface de usuário e os
módulos de computação
permite o ajuste do nível de interação às
necessidades da aplicação
pode ser expandido para a internet, usando o
programa de interface (Java)
cliente: interface de visualização
servidor: unidade de computação avançada
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
off-line: down load / local play
radiosidade: transfere o modelo refinado e então
inicia o walk-through
ray-tracing: transfere toda a animação e então inicia
a apresentação
on-line: remote play
radiosidade: transfere o modelo refinado de forma
incremental (periodicamente), permitindo uma
continua melhora do modelo apresentado
ray-tracing: animação em demanda (transfere
animação em tempo real)
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
edição
VRML
modelo original
visualização
walk-through
modelo atualizado
visualização
animação
animação sintetizada
(vídeo)
computação
simulação global
da distribuição
da energia
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Halle
radiosidade
walk-through
cena:
570 K polig.
Computador:
CC48
12 proc.
2 Hs proces.
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Halle
radiosidade
walk-through
cena:
570 K polig.
Computador:
CC48
12 proc.
2 Hs proces.
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Building
radiosidade e
ray-tracing
animação
cena:
830 K polig.
Computador:
CC48
15 proc.
3 Hs proces.
centros de computação virtual
PC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Building
radiosidade e
ray-tracing
animação
cena:
830 K polig.
Computador:
CC48
15 proc.
3 Hs proces.
computação de alto desempenho
oferecida como serviço remoto
pode oferecer soluções complementares
as hoje existentes
acompanha uma tendência por compra de
serviços em substituição à compra de
produtos
vídeo locadoras
permite acesso a uma elevada capacidade
computacional, não disponível por outra
forma para o grande público
computação de alto desempenho
oferecida como serviço remoto
PAD - provê os recursos de computação
de alto desempenho necessários para os
serviços aqui apresentados
informações
pessoais
Marcio Lobo Netto
http://www.lsi.usp.br/~lobonett
email:[email protected]
Laboratório de Sistemas Integráveis - LSI
Departamento de Engenharia Eletrônica
Escola Politécnica da USP
informações
web sites de interesse
Carnegie Mellon University E&CE Virtual Lab
http://www.ece.cmu.edu/afs/ece/usr/stancil/web/vi
rtual-lab/ virtual-lab.html
informações
web sites de interesse
Hubble Virtual Lab
http://www.vetl.uh.edu/Hubble/hubble.html
Texas Instruments TechOnline Virtual Lab
http://www.vetl.uh.edu/Hubble/hubble.html