COMPUTAÇÃO DE ALTO DESEMPENHO DISPONIBILIZADA COMO SERVIÇO EM AMBIENTES DISTRIBUÍDOS
Marcio Lobo NettoLSI - PEE - EPUSP
COMDEX-SP’98 ELEBRA
computação de alto desempenho
requer computadores de grande porte
não é resolvida em um PCrequer programas de grande
complexidadenormalmente estabelecida em
centros de computação
computação de alto desempenhoexemplos
visualização medicina meteorologia e ciências climáticas ciências ambientais geologia astronomia engenharia arquitetura
computação de alto desempenhoexemplos
simulação física de partículas biologia molecular / industria
farmaceutica fenômenos turbulentos aero e fluido dinâmica deformação de corpos análise de materiais
computação de alto desempenhoáreas de atuação
ensinopesquisaprojetos industriaisserviços em geralprocessamento de grandes volumes
de dadosprocessamento de alta complexidade
ambientes distribuídosredes
redes locais Ethernet
redes de longa distância ATM ISDN
Internet
ambientes distribuídosredes
capacidade banda latência
topologiaconectividade
ponto a ponto pacotes
cenário alvolaboratório virtual
servidor oferece páginas Web servidor executa scripts pesados cliente apenas recebe e apresenta resultados
hpc pc pc pc pc pc pc
rede
clientesservidor
cenários relacionadosjava applets
servidor oferece páginas Web cliente executa scripts leves (JAVA)
hpc pc pc pc pc pc pc
rede
clientesservidor
cenários relacionadosvideo on demand
servidor oferece vídeo em demanda cliente apresenta vídeo
hpc pc pc pc pc pc pc
rede
clientesservidor
cenários relacionadosComputer Supported Cooperative Work
análise clínica; decisão cirúrgica projeto industrial; projeto arquitetônico processo experimental
hpc pc pc pc pc pc pc
rede
clientesservidor
cenários comparação de desempenho
laboratóriovirtual
Javaapplets
video ondemand
computer supportedcooperative work
hpc
rede
pc hpc
rede
pc hpc
rede
pc hpc
rede
pc
laboratório virtual
conceito 1: realidade virtual implementação de um laboratório virtual,
usando o computador e técnicas de realidade virtual para simular o laboratório desejadolaboratório só existe dentro do computador
conceito 2: acesso remoto disponibilização de acesso remoto a recursos
laboratoriais, não disponíveis localmentelaboratório existe fisicamente, mas em outro local
• centro de computação virtual
laboratório virtualrealidade 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 práticamissão de reparo do telescópio espacial Hubble
permite o estudo da tarefa a ser realizada posteriormente na realidadesimulação cirurgica
laboratório virtualacesso remoto
disponibiliza recursos especiais pela rede computadores de alto desempenho equipamentos laboratoriais de alto custo
telescópiostomógrafosequipamentos para medições
permite compartilhamento destes recursos possibilita o acesso remoto a recursos caros
por vários usuários
laboratório virtualacesso 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 observaçãolaboratório didático de eletrônica, onde diversos
experimentos estejam montados e o aluno possa controlar os equipamentos via rede e observar os resultados (aula participativa)
laboratório virtualacesso 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
(on-line) 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 virtualcentro 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 porterequer um time altamente qualificadofavorece concentração de altos
investimentos
laboratório virtualcentro de computação virtual
alto custo da implantação e manutenção dos recursos existentes pode ser diluído pela disponibilização
destes recursos na forma de serviçoshardwaresoftware
dado o alto custo, torna-se restrito o número de centros de computação virtuais
laboratório virtualcentro 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 virtualcentro de computação virtual
complexidade computacional versus demanda
complexidade computacional
demanda
interessantepara serviço
interessantepara produto
laboratório virtualcentro de computação virtual
tempo de CPU versus número de usuários
númerode usuários
região deinteresse
arquitetosfísicos
tempode processamento
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 virtualCENAPADs / NARs
centros de computação virtualCENAPADs / NARs
NAR
NAR
NAR NAR
NAR
NARCENAPAD
NAR NAR
NAR
NAR
NAR NAR
NAR
NARCENAPAD
NAR NAR
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 visualizaçãoprojeto SMART
serviços de síntese de imagensprojeto RTP, projeto DOMAIN
centros de computação virtualVirtual LSI
centros de computação virtualVirtual LSI
V-LSI rede
clientes
computadores paralelos do projeto SPADE
centros de computação virtualVirtual LSI - imageamento medico
síntese de imagens via volume rendering SMART: (LSI-USP, HC-USP, Uni-Manchester)
hpcpc
pc
pc
pc
clientesconsultório
s
servidor
hc
redetomógrafo
highspeedlink
centros de computação virtualVirtual LSI - síntese de imagens
síntese de imagens via ray-tracer paralelo RTP DOMAIN (LSI-USP, Fh-IGD Darmstadt)
hpc
pc
pc
pc
clientesescritorios de arquiteturaservidor
síntese de imagens
rede
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 edificiosradiosidade e ray-tracing
outros partners: Parsytec, System Connect
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls
uso em arquiteturacomputação da iluminação global
distribuição da iluminação em uma cenaproduz resultados permitindo
walk-through em cenários complexossimulação por radiosidade
produção de uma sequência de vídeo (animação foto-realística)síntese de imagens por ray-tracing
evolucionário
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls
clienteapresentação
servidorcomputação
modelo arquitetônico (VRML)
modelo arquitetônicorefinado
animação foto-realística
Internet
interação
centros de computação virtualPC2 / 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 virtualPC2 / 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 virtualPC2 / 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 visualizaçãoservidor: unidade de computação
avançada
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
off-line: down load / local playradiosidade: transfere o modelo refinado e então
inicia o walk-throughray-tracing: transfere toda a animação e então
inicia a apresentação
on-line: remote playradiosidade: 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 virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
ediçãoVRML
visualizaçãowalk-through
visualizaçãoanimação
computaçãosimulação globalda distribuição
da energia
modelo original
modelo atualizado
animação sintetizada(vídeo)
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Halle radiosidade walk-through
cena:570 K polig.
Computador:CC4812 proc.2 Hs proces.
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Halle radiosidade walk-through
cena:570 K polig.
Computador:CC4812 proc.2 Hs proces.
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Building radiosidade
e ray-tracing animação cena:
830 K polig.
Computador:CC4815 proc.3 Hs proces.
centros de computação virtualPC2 / Fh-IGD - Virtual Walls - Intranet
Building radiosidade
e ray-tracing animação cena:
830 K polig.
Computador:CC4815 proc.3 Hs proces.
computação de alto desempenhooferecida 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 desempenhooferecida como serviço remoto
PAD - provê os recursos de computação de alto desempenho necessários para os serviços aqui apresentados
informaçõespessoais
Marcio Lobo Nettohttp://www.lsi.usp.br/~lobonettemail:[email protected]
Laboratório de Sistemas Integráveis - LSIDepartamento de Engenharia Eletrônica Escola Politécnica da USP
informaçõesweb sites de interesse
Carnegie Mellon University E&CE Virtual Labhttp://www.ece.cmu.edu/afs/ece/usr/stancil/web/
virtual-lab/ virtual-lab.html
informaçõesweb sites de interesse
Hubble Virtual Labhttp://www.vetl.uh.edu/Hubble/hubble.html
Texas Instruments TechOnline Virtual Lab
http://www.vetl.uh.edu/Hubble/hubble.html