El documento describe las líneas de investigación en computación Grid de un grupo en la Universidad de A Coruña, incluyendo el desarrollo de aplicaciones científicas para Grid, herramientas de gestión y monitoreo de recursos Grid, la construcción de portales Grid, y técnicas de tolerancia a fallos para aplicaciones MPI en Grid. El grupo ha publicado sus resultados en revistas y conferencias y difunde sus herramientas a través de su sitio web.

1. Computación Grid en la UDC
María José Martín Santamaría
Grupo de Arquitectura de Computadores
Universidad de A Coruña
mariam@udc.es

2. Presentación
• Grupo de investigación:
Grupo de Arquitectura de Computadores
Departamento de Electrónica y Sistemas
Universidad de A Coruña
http://www.des.udc.es
• Componentes del grupo implicado en computación Grid:
• María José Martín Santamaría mariam@udc.es
• Patricia González Gómez pglez@udc.es
• Juan Touriño Domínguez juan@udc.es
• Ramón Doallo Biempica doallo@udc.es
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

3. Líneas de investigación
• Actividades de investigación en las que estamos
implicados:
– Aplicaciones científicas en entornos Grid
– Gestión y Monitorización de Recursos Grid
– Construcción de portales basados en tecnología Grid
– Tolerancia a Fallos en aplicaciones MPI
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

4. Aplicaciones científicas en entornos GRID
• Objetivo: Obtener una simulación de alto rendimiento del
modelo de calidad del aire STEM-II sobre una plataforma
Grid.
 Utilización de Globus y MPICH-G2
 Estudio y mejora de la distribución de datos inicial para
adaptar la aplicación al Grid y conseguir mayor eficiencia
 Inclusión de algún mecanismo de tolerancia a fallos
 Desarrollo de un interfaz gráfico adaptado a las características
de esta aplicación que permita al usuario un acceso lo más
transparente posible al Grid
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

5. Aplicaciones científicas en entornos GRID
• Estudio y mejora de la distribución de datos inicial:
0 1 2 3 balanceo
block 1148s 777s 1607s 1813s 0.74
cyclic 1458s 1340s 1338s 1340s 0.92
dynamic 1337s 1336s 1374s 1361s 0.97
PPC tool 1321s 1355s 1365s 1321s 0.97
• Tolerancia a fallos manual:
file size ckpt time
1 64 Mb 4.18s
2 38.8 Mb 2.5s
3 30.5 Mb 2.0s
4 26.2 Mb 1.6s
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en la UDC Red Temática Middleware GRID.

6. Aplicaciones científicas en entornos GRID
• Interfaz gráfica que permite acceso transparente al GRID
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

7. Aplicaciones científicas en entornos GRID
• Financiación:
– Convenio colaboración USC – UDC enmarcado dentro del proyecto
europeo CROSSGRID, Development of Grid Environment for
Interactive Applications (V Programa Marco de Investigación y
Desarrollo Tecnológico de la Unión Europea, IST-2001-32243)
• Publicaciones:
• M.J. Martín, P. Gónzalez, J.C. Mouriño, R. Doallo, M. Boullón y F.F.
Rivera. Migración de una Aplicación MPI a una Plataforma Grid. XIII
Jornadas de Paralelismo, pp.377-381, Lleida, 2002.
• J.C. Mouriño, M.J. Martín, P. González, M. Boullón, J.C. Cabaleiro, T.F.
Pena, F.F. Rivera and R. Doallo. A Grid-Enable Air Quality Simulation.
First European Across Grids Conference, CD-ROM, 4 pages, Santiago de
Compostela, Spain, 2003.
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

8. Aplicaciones científicas en entornos GRID
• J. C. Mouriño, P. González, M. J. Martín y R. Doallo. A Grid-Enable Air
Quality Simulation. En F. F. Rivera, M. Bubak, A. Gómez-Tato and R. Doallo
editores, Grid Computing, tomo 2970 de LNCS, pags. 155-162. Springer-Verlag,
2004. ISBN: 3-540-21048-2
• J.C. Mouriño, M.J. Martín, P. González y R. Doallo. AirPollution Modelling in
the CrossGrid Project. International Conference on Computational Science
(ICCS´2004), Krakow, Polonia. Junio (2004). Publicado en Computational
Science, tomo 3036 de LNCS, pags. 132-139. Springer-Verlag, 2004. ISBN:
3-540-22114-X
• D. R. Martínez, J. C. Mouriño, T. F. Pena, M. J. Martín, P. González y R.
Doallo. Balanceo dinámico de la carga en la simulación de la dispersión
atmosférica de contaminantes. En XV Jornadas de Paralelismo, Almería,
septiembre 2004. ISBN: 84-8240-714-7.
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

9. Gestión y monitorización de recursos
• Objetivo: Aumentar el rendimiento del entorno distribuido
compuesto por las máquinas disponibles en nuestro
departamento utilizando tecnología Grid.
 Desarrollo de una herramienta de monitorización y
planificación de recursos basada en globus.
– Admite trabajos secuenciales y paralelos con MPI
– Gestiona los recursos CPU proporcionando un buen balanceo de la
carga
– Proporciona de manera transparente al usuario tolerancia a fallos a
nivel de aplicación para trabajos secuenciales
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

10. Gestión y monitorización de recursos
Parámetros a la hora de desarrollar la solución:
–Horario de trabajo
–Carga de CPU
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

11. Gestión y monitorización de recursos
• Financiación:
– Convenio colaboración CESGA-UDC enmarcado dentro del
proyecto Xunta de Galicia PGIDT02TIC00103CT, Estudio e
implementación de una plataforma de computación basada en
tecnologías Grid.
– Red Galega de Computación Paralela e Distribuida e Tecnoloxía GRID.
Financiada por Xunta de Galicia PGIDT-PR426A-02/4
• Publicaciones:
• P. González, J.R. Luaces, J.A. Becerra, R.J. Duro y I. López. Managing
Distributed Resources in the SVG Project. 10th EUROMICRO Workshop
on Parallel and Distributed Processing PDP´2002, Gran Canaria, 2002.
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

12. Gestión y monitorización de recursos
• P. González, M.J. Martín, J.C. Mouriño and R. Doallo. Increasing the
Throughput of Available Resources Using Management Tools Based on
Grid Technologies. Int. Workshop on Parallel and Distributed Scientific and
Engineering Computing with Applications – The 17th Int. Parallel and
Distributed Processing Symposium, IPDPS-PDSECA 2003, CD-ROM, 8
pages, Nice, France, 2003.
• P. González, M.J. Martín, J.C. Mouriño and R. Doallo. Increasing the
Throughput of Available Resources Using Management Tools Based on
Grid Technologies. Parallel and Distributed Scientific and Engineering
Computing: Practice and Experience, Nova Science Publishers. Aceptado
(2004)
• G. Vázquez. Diseño de un gestor de recursos en un entorno distribuido.
Proyecto Fin de Carrera, septiembre 2004.
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

13. Construcción de portales basados en
tecnología GRID
• Objetivo: permitir el acceso a los recursos de un GRID de
forma transparente a los usuarios.
 Construcción de un portal web basado en globus:
 Que facilita al acceso y utilización de recursos distribuidos
 Totalmente transparente para los usuarios:
- obtención de información sobre recursos
- transferencia de ficheros transparente
- ejecución de programas y monitorización de los mismos
 Con utilidades también para los administrados del Grid
 Construcción usando GPDK (solucionando la
incompatibilidad existente con las nuevas versiones de
Globus)
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

14. Construcción de portales basados en
tecnología GRID
http://gridportal.des.udc.es
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

15. Construcción de portales basados en
tecnología GRID
• Financiación:
– Convenio colaboración CESGA-UDC enmarcado dentro del
proyecto Xunta de Galicia PGIDT02TIC00103CT, Estudio e
implementación de una plataforma de computación basada en
tecnologías Grid.
– Red Galega de Computación Paralela e Distribuida e Tecnoloxía
GRID. Financiada por Xunta de Galicia PGIDT-PR426A-02/4
• Publicaciones:
• J. Tarrío, J. Touriño, M.J. Martín, P. González y R. Doallo. A Grid Portal
for Support High-Performance Scientific Computing on Distributed
Resources. Special Issue of IEICE Transations on Information and Systems
on Hardware/Software Support for High Performance Scientific and
EngineeringComputing. 87(7):1843-1849, 2004.
• J. Tarrío. Diseño e implementación de un portal basado en tecnologías Grid
para el acceso a recursos de supercomputación. Proyecto Fin de Carrera,
julio 2003.
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

16. Tolerancia a fallos en códigos MPI
• Objetivo: Conseguir aplicaciones MPI tolerantes a fallos
hardware
 Proponemos una estrategia basada en el almacenamiento
periódico del estado del proceso en un fichero.
 Buscamos soluciones portables que puedan ser útiles a
entornos Grid y, por tanto, heterogéneos
 Nuestra investigación se centra en la automatización del
proceso de forma que la herramienta final sea transparente al
usuario
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

17. Tolerancia a fallos en códigos MPI
Checkpointing a
nivel de variable
Datos relevantes para la recuperación
Almacén
Segmento de datos de la aplicación
Checkpointing a
nivel de segmento
Computación Grid de datos
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

18. Tolerancia a fallos en códigos MPI
• Alta modularidad:
– Estrategias de escritura
– Estrategias de compresión
– Portabilidad del código
• Utilizable desde diversos lenguajes anfitrión
• Genera ficheros de estado portables
• Reinicio de la aplicación sobre prácticamente cualquier
infraestructura hardware/software
• Técnica de checkpointing escalable y eficiente
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

19. Tolerancia a fallos en códigos MPI
Infraestructura de TF
Aplicación cliente
(C, C++, Fortran, ...)
Analizador (?)
Aplicación con
directivas CCCP
Precompilador (SUIF)
Aplicación integrada
con CCCP
Librería (C++)
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

20. Tolerancia a fallos en códigos MPI
• Financiación:
– Red Galega de Computación Paralela e Distribuida e
Tecnoloxía GRID. Financiada por Xunta de Galicia PGIDT-
PR426A-02/4
– Proyecto Xunta de Galicia PGIDT04TIC105004PR.
Aplicaciones distribuidas tolerantes a fallos: extensión a
computación Grid.
• Publicaciones:
• G. Rodríguez, M.J. Martín, P. González, J. Touriño y R. Doallo.
Controlador/Precompilador de Checkpoints Portables. En XV
Jornadas de Paralelismo, Almería, septiembre 2004. ISBN:
84-8240-714-7.
• G. Rodríguez. Librería y precompilador para dotar de tolerancia a
fallos a aplicaciones MPI. Proyecto Fin de Carrera, septiembre 2004.
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.

21. Computación Grid en la UDC
Difusión y explotación de los resultados:
 Publicación en revistas y presentaciones a congresos y
reuniones científicas.
 Difusión a través de Internet.
http://www.des.udc.es/grid
 Aplicación práctica de las herramientas desarrolladas
 Proyectos Fin de Carrera y Tesis Doctorales.
Computación Grid
en la UDC Red Temática Middleware GRID.