Obtención de recursos computacionales para PG utilizando desktop grid computing y virtualización

Resumen Trabajo previo Motivacion Propuesta Experimentos y resultados Conclusiones Agradecimientos

Obtencion de recursos computacionales paraPG utilizando desktop grid computing y

virtualizacion

Daniel Lombrana Gonzalez, Francisco Fernandez de Vega,L. Trujillo, G. Olague, L. Araujo, P. Castillo, J.J. Merelo y K.

Sharman

February 11, 2009


1 Trabajo previo

2 Motivacion

3 PropuestaCaracterısticas de BOINCBOINC y un proyecto cientıfico

4 Experimentos y resultadosECJSistema de PG complejo: Matlab

5 Conclusiones

6 Agradecimientos


El problema

Los problemas de optimizacion del mundo real son muycomplejos.Si estos problemas se intentan resolver con programaciongenetica, los requisitos de computo pueden ser muyelevados y costosos:

Complejidad de las funciones de evaluacion.Numero de individuos.Numero de iteraciones.


Soluciones utilizadas


Middleware

El grid funciona gracias a un componente softwaredenominado middleware.El middleware se encarga de exportar y gestionar losrecursos computacionales disponibles.Existen diferentes middleware especializados endiferentes plataformas y hardware.


El desktop grid computing (DGC)

Utilizacion de recursos baratos: PCs.Facil configuracion y despliegue de recursos.

Computacion Voluntaria

Existen middleware de DGC que permiten la colaboracionanonima de usuarios que quieran colaborar con uno o masproyectos.


BOINC: el middleware DGC mas utilizado


Obtencion de recursos computacionales gracias alDGC

Utilizar BOINC como solucion para obtener recursoscomputacionales en PG.

Simplificar la utilizacion de BOINC para los cientıficos

Utilizar cualquier aplicacion de PG dentro BOINC sin tener quemodificar el codigo fuente: virtualizacion.


Virtualizacion


Caracterısticas de la virtualizacion


Nuestra propuesta

Incrementar la potencia de calculo para la PG de maneragratuita.Facilitar el despliegue de cualquier aplicacion cientıfica enBOINC gracias a la virtualizacion.


Caracterısticas de BOINC

Software libre



Multiplataforma



Arquitectura Maestro/Esclavo



Funcionamiento de BOINC


BOINC y un proyecto cientıfico

Metodo 1: Comenzar un proyecto desde cero



Metodo 2: Adaptando una aplicacion cientıfica



Metodo 3: Utilizando el wrapper



Metodo 4: Virtualizacion



BOINC+: el Starter


Objetivo

Aumentar la potencia de calculo.

FuncionCP = Xarr ∗Xlife ∗Xncpus ∗Xflops ∗Xeff ∗Xonfrac ∗Xactive ∗Xred ∗Xsh


Experimentos

Dos experimentos:Utilizacion de un entorno de programacion estandar de PG:ECJ.Empleo de un sistema complejo de PG: Matlab maslibrerıas asociadas.

Todos los experimentos utilizan la solucion wrapper +starter


ECJ

ECJ un sistema de computacion evolutiva

ECJ esta basado en Java.Java posee su propia maquina virtual.El problema utilizado es el multiplexer de 11 y 20 bits.


ECJ

Java: estaticamente enlazado


ECJ

Infraestructura


ECJ

Clientes por ciudad


ECJ

Resultados multiplexer de 11 bits

No hosts 45Equipos activos 27Tiempo en dıas 5.35Ejecuciones 828Tiempo por ejecucion 134.75sPC 80GFLOPS


ECJ

Resultados multiplexer de 20 bits

No hosts 145Equipos activos 11Tiempo en dıas 48Ejecuciones 60Tiempo por ejecucion 23449.3sPC 11.08GFLOPS


Sistema de PG complejo: Matlab

Complejidad del sistema

Utilizacion de un entorno Matlab + toolboxes.Problema de Vision por computador muy complejo ( 24horas para una solucion).



Imagen de la maquina virtual



Despliegue de VMware y BOINC



Resultados

Tipo Sistema de PG complejoHerramienta MatlabProblema IPGPNo Hosts 10Equipos activos 10Tiempo en dıas 48Ejecuciones 60PC 25.67 GFLOPS


Conclusiones

Se ha mostrado como es posible aumentar la potencia decalculo gracias a DGC gratuitamente.Se han realizado dos experimentos considerando dosescenarios tıpicos:

BOINC mas una herramienta estandar: ECJ,BOINC mas un sistema complejo: Matlab.

En ambos experimentos la virtualizacion ha permitidoejecutar las aplicaciones sin tener que modificarlas.Se han mostrado los beneficios de utilizar esta plataformaen entornos controlados.


Este trabajo ha sido realizado gracias a:

Catedra CETA-CIEMAT Universidad de Extremadura,Proyecto Gridex PRI06A223 Junta de Extremadura, yProyecto nacional Nohnes TIN2007-68083-C02-01Ministerio de Educacion y Ciencia.


Iconos e imagenes

Iconos del proyecto Tango Desktop y Gnome Desktop (Creative Commons & GPL License)

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