Faculdade de Tecnologia de Americana
Centro Paula Souza
Ambientes Computacionais
de Alto Desempenho
Prof. Dr. José Luís Zem
[email protected]
http://sites.google.com/site/jlzemfatec
Semana de Tecnologia - 2011
Outubro/2011
Agenda

Desempenho

Ambientes Computacionais

Computação Distribuída (Distributed Computing)

Computação em Nuvem (Cloud Computing)

Computação em Grade (Grid Computing)

Computação em Cluster (Cluster Computing)

Programação Distribuída

Plataforma Computacional de Uso Geral
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Desempenho
Ambientes Computacionais 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 com o 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 Computacionais de Alto Desempenho
Processamento Sequencial
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Proc. Logicamente Paralelo
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Proc. Fisicamente Paralelo
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fortemente Acoplado (i)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fortemente Acoplado (ii)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fortemente Acoplado (iii)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Alternativas ...
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fracamente Acoplado (i)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fracamente Acoplado (ii)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fracamente Acoplado (iii)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fracamente Acoplado (iv)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Desempenho
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Ranqueamento de plataformas
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Ranqueamento de plataformas
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Ranqueamento de plataformas
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Plataformas mais potentes
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tianhe-1A
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Jaguar
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Outras Plataformas
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Watson
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Watson
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Mas na lista de junho/11 …
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Site do Número 1
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Áreas de atuação do Número 1
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
O Número 1 - K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
O Número 1 - K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
K Computer
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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).
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Fornecedores
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Segmentos
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Família de Processadores
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Qte. de Elementos Processadores
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Família de Interconexão
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Arquitetura
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Família de Sistemas Operacionais
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Continentes
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Região Geográfica
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Países
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
E o Brasil …
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
E o Brasil …
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
E o Brasil …
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tupã
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tupã
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tupã
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tupã
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tupã
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tupã
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Galileu
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Galileu
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Galileu
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Galileu
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Galileu
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Galileu
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Desempenho
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Desempenho Projetado
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tipo do ambiente de instalação
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Arquitetura
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tecnologia do chip
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Alguns sites

TOP500 Supercomputers Site
 http://www.top500.org/

Watson
 http://g1.globo.com/videos/globo-news/espaco-aberto-ciencia-etecnologia/v/programa-tenta-entrevistar-o-supercomputadorwatson/1465938/
 http://www-03.ibm.com/innovation/us/watson/watson-for-a-smarterplanet/index.html

TSUBAME
 http://www.gsic.titech.ac.jp/node/370

K Computer
 http://www.fujitsu.com/global/about/tech/k/

How to create a CPU
 http://www.fujitsu.com/global/about/tech/k/whatis/processor/cpu.html
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Computação Distribuída
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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.
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Computação em Nuvem
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Computação em Nuvem
Google
Microsoft
Amazon
EMC
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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).
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Computação em Grade
GRID
GRID
GRID
GRID
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Computação em Grade

Representação lógica.
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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
completo
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
de
Cluster de Computadores

Arquitetura genérica (cluster com nós reais e/ou virtuais).
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Cluster de Computadores

Funções lógicas dos nós.
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Cluster de Computadores
 Cluster de Alto Desempenho.
NC 01
NC 02
NC 03
NC 04
NC 05
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Cluster de Computadores

Cluster de Alta Disponibilidade.
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Cluster de Computadores

Cluster de Balanceamento de Carga.
NC01
NC02
NC03
NC04
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Cluster de Computadores

Cluster de Alta Confiabilidade.
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Estabelecendo uma sessão de
Trabalho
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tela de Autenticação de Usuário
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Criando o arquivo lamhosts
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Ativar a topologia lógica
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Tudo pronto para começar
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG01.C (código-fonte)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG01.C (compilaçao/execução)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG02.C (código-fonte)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG02.C (compilaçao/execução)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG03.C (código-fonte)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG03.C (compilaçao/execução)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG04.C (código-fonte)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
PROG04.C (compilaçao/execução)
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Desativar a topologia lógica
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Quase pronto para desligar
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Encerrando a sessão de trabalho
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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/

Laboratório Experimental de Cluster Computing – LECC
 http://alpha.unimep.br
 http://cluster.unimep.br
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Plataforma Computacional de Uso
Geral
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Topologia do cluster de uso geral
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Solicitação de um recurso
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Escolhendo o nó de atendimento
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Encaminhando a solicitação
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Buscando o arquivo
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Retorno do arquivo solicitado
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Processamento do requisição
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
Retorno do resultado
Ambientes Computacionais de Alto Desempenho
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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Centro Paula Souza
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Outubro/2011