Algoritmo de Escalonamento para Aplicações em uma Grade

Computacional Extensível aos Receptores Digitais de Televisão

Bruno Guazzelli Batista

Orientadora: Profª Drª Regina Helena Carlucci Santana

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Roteiro

Introdução Grades Computacionais Televisão Digital Grid@TV Objetivos

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Introdução

Busca pelo aumento do poder de processamento Compartilhamento de recursos em diferentes

instituições Uma das soluções: Computação em Grade

– Vários computadores conectados por uma rede onde o trabalho é dividido e executado paralelamente.

Baixo Custo Maior potencia computacional

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Introdução

Implantação do Sistema Digital de Televisão no país Será necessário que os telespectadores tenham um

receptor digital (Set-Top Box) dotado de recursos computacionais para fazerem uso das vantagens providas por esse sistema

Muitos desses recursos podem permanecer ociosos, possibilitando a criação de uma grade computacional.

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Introdução

Grid Anyware é um middleware para grades computacionais que tem como objetivo agregar elementos computacionais de diversas naturezas (Teixeira, 2009).

Grid@TV - middleware de grade computacional ponto-a-ponto(P2P), capaz de agrupar em uma única organização virtual computadores convencionais e set-top boxes

Em um ambiente de Televisão Digital Interativa é possível que a emissora envie uma aplicação a ser executada no receptor do telespectador e o resultado pode ser enviado de volta via IP

Necessário que o mecanismo de escalonamento seja bastante robusto e eficaz.

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Grades Computacionais

Supercomputador virtual composto por equipamentos geograficamente distribuídos que visa o compartilhamento de recursos computacionais (processadores, discos, licenças de software, etc) entre as OV.

Surgiu na metade do anos 90 Coordenar os recursos computacionais de maneira

descentralizada usando padrões, interfaces e protocolos abertos.

– Alto desempenho com qualidade de serviço sob demanda do usuário da grade sem que este saiba o que está acontecendo -> transparência do sistema.

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Arquitetura

Modelo em camadas semelhante a uma ampulheta

Modelo de Camadas de uma Grade Computacional (Teixeira, 2009)

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OGSA, OGSI e WSRF

Padronização é uma questão muito importante.Possibilita que soluções desenvolvidas por diferentes instituições possam interagir entre si.

OGSA (Open Grid Services Architecture) OGSI (Open Grid Services Infrastructure) WSRF (Web Services Resource Framework)

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Televisão Digital

2 de Dezembro de 2007- primeira transmissão de sinais digitais na cidade de São Paulo.

Decreto presidencial 4901– SBTVD, além de promover recursos de

entretenimento e cultura, deve promover diversos outros benefícios como, por exemplo, a democratização da informação por meio da inclusão digital e aprendizagem à distância.

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Televisão Digital

Benefícios oferecidos aos telespectadores:– Melhor qualidade de áudio e vídeo– Maior programação– Mobilidade– Interatividade

Aparelhos de televisão devem ser capazes de realizar todos os procedimentos necessários para apresentar uma programação. Para isso, utilizam Set-Top Box.

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Set-Top Box

Realiza: processamento de fluxo de transporte, decodificação, apresentação de áudio e vídeo, execução de programas, comunicação com emissoras de televisão, entre outras funcionalidades.

Necessita de recursos computacionais como unidade de processamento e memória.

Grande número de receptores + natureza computacional do Set-Top Box = grande número de recursos computacionais ociosos.

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Grid Anyware – Contexto TV Digital

Proposta de middleware de grade computacional P2P capaz de agrupar em uma única OV computadores convencionais e Set-Top Boxes (Teixeira, 2009).

Compartilhamento bi-direcional, onde set-top box pode ser provedor e consumidor de recursos.

– Provedor: compartilha seus ciclos ociosos da CPU para que usuários remotos possam utiliza-los.

– Consumidor: faz uso de recursos remotos aumentando a potência computacional da grade.

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Grid Anyware – Contexto TV Digital

Na arquitetura P2P torna-se pré-requisito a existência, no set-top box, de um canal de retorno com acesso a Internet.

Possibilita que receptor se comunique diretamente com outros equipamentos de mesma natureza ou computadores convencionais.

Baseia-se na migração de objetos Java e invocação remota de métodos

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Arquitetura Grid Anyware – Contexto TV Digital

Arquitetura Grid@TV(Teixeira, 2009)

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Objetivos

Determinar como deverão ser distribuídas as aplicações para os PC Peers, Broadcaster Peers e TV Peers. Essa distribuição poderá ser feita considerando tanto o envio via broadcast quanto o envio unicast.

Propor e avaliar algoritmos de escalonamento que possibilitem uma distribuição adequada de processos nos elementos da grade computacional proposta pelo Grid@TV.

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Objetivos

• Devem ser considerados:– Comportamento com bastante dinamismo;

– Capacidade atual de processamento do Broadcaster Peer: determinado pela audiência;

– Características e objetivos dos consumidores de recursos;

– Informações sobre os tipos de nós disponíveis.

• Serão utilizados os simuladores: – GridSim – Simulador de Grids computacionais;– GSSIM – Simulador de escalonamento Grid.

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GridSim – Simulator Grid

• Permite a modelagem e simulação de recursos de um Grid, bem como os usuários e aplicações.

• Também fornece primitivas para:– Criação de tarefas;– Mapeamento e gerenciamento das tarefas nos

recursos. Com isso escalonadores de recursos podem ser simulados.

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GSSIM – Grid Scheduling SIMulator

• Ferramenta baseada em pacotes do GridSim e do SimJava2.

• Fornece uma camada acima da camada do GridSim que adiciona funcionalidades para modelar os componentes de escalonamento em Grids.

• Permite a simulação de todos os requisitos que compôem um Grid, como recursos, cargas de trabalho, políticas de escalonamento, topologias de rede, etc.

Arquitetura GSSIM

GSSIM

GridSim

SimJava2

JVM

Arquitetura GSSIM em camadas

Máquina Virtual Java (JMV), cuja implementação é disponível para sistemas simples ou multiprocessados.

Fornece uma infraestrutura de controlador de eventos discretos em cima da JVM para conduzir a simulação no GridSim.

Permite a modelagem e a simulação do núcleo de entidades Grid.

Permite a simulação de recursos agregados chamados Grids brokers ou escalonadores.

GSSIM – Dados de entrada

• Consistem de um arquivo de configuração que descreve as cargas de trabalho e os recursos.

• Os parâmetros que caracterizam a geração de carga de trabalho são especificados em um arquivo XML – permite definir parâmetros como: contador de processos, taxa de chegada, contador de tarefas, tempos de execução das tarefas, tempo de simulação.

GSSIM – Dados de entrada

• Descrição dos recursos consiste de dois tipos de informação: provedores de recursos e topologia de rede.

• Provedores de recursos – possuem parâmetros e informações dos recursos

• Topologia de rede – define os links de rede e seus parâmetros

GSSIM – Dados de entrada

• Os recursos também são descritos em um arquivo XML.

• Cada provedor de recurso consiste de 3 elementos:– Uma lista de filas incluindo seus parâmetros, ex:

prioridade, número de processadores atribuidos a fila, etc.– Informações coletivas sobre os recursos disponíveis em

um determinado provedor de recursos ou a descrição de todas a máquinas, ex: número de CPUs livres, memória, etc.

– Disponibilidade do mecanismo de reserva antecipada AR

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