Σύστημα Πρόβλεψης Επίδοσης Εφαρμογών Υπολογιστικού Πλέγματος στην πλατφόρμα g Eclipse

Abstract

Η μεγάλη αύξηση της χρήσης του υπολογιστικού πλέγματος (grid) τα τελευταία χρόνια οδήγησε στη δημιουργία πληθώρα εργαλείων που διευκολύνουν το χρήστη να πραγματοποιεί πιο γρήγορα και εύκολα διάφορες λειτουργίες του πλέγματος όπως η αποστολή εργασιών/εφαρμογών, η παραλαβή των αποτελεσμάτων κ.ά. Έτσι το ερώτημα που τίθεται είναι σε ποιό πόρο αξίζει να στείλει ο χρήστης την εφαρμογή ώστε να έχει περισσότερες πιθανότητες να εκτελεστεί πιο γρήγορα. Για το λόγο αυτό, αναπτύχθηκε η ιδέα της μέτρησης επίδοσης στο υπολογιστικό πλέγμα. Ο χρήστης εκτελεί κάποια benchmarks στους πόρους του υπολογιστικού πλέγματος και αποκτά μια εικόνα για τις δυνατότητες κάθε πόρου. Παρόλα αυτά σπάνια γνωρίζει τί είδους απαιτήσεις έχει η εφαρμογή του, ώστε να μπορεί να επιλέξει τους πόρους που έχουν τα καλύτερα αποτελέσματα. Η περίπτωση να στείλει μια εφαρμογή (ή και κομμάτι αυτής) σε όλους τους πόρους και να περιμένει το αποτέλεσμα ώστε να κάνει στη συνέχεια σύγκριση μεταξύ αυτών, απορρίπτεται λόγω του μεγάλου χρονικού κόστους. Στην παρούσα διπλωματική εργασία προτείνεται η υλοποίηση ενός συστήματος το οποίο είναι ικανό να προσομοιώσει την επίδοση μιας εφαρμογής εάν είχε όντως εκτελεστεί σε κάποιο πόρο του υπολογιστικού πλέγματος. Αυτό επιτυγχάνεται βρίσκοντας τη συσχέτιση μεταξύ των benchmarks και των εφαρμογών που έχουν ήδη εκτελεστεί στους πόρους του υπολογιστικού πλέγματος δημιουργώντας μια συνάρτηση βαθμολόγησης. Σε αυτή τη περίπτωση δεν χρειάζεται να εκτελεστεί η εφαρμογή σε κάθε πόρο αλλά σε ένα μικρό ποσοστό αυτών. Ο χρήστης με τη βοήθεια ενός οδηγού (wizard) μπορεί είτε να δημιουργήσει μόνος του τη συνάρτηση βαθμολόγησης είτε να δημιουργηθεί αυτόματα αυτή από το σύστημα και η οποία στη συνέχεια εφαρμόζεται στους πόρους που έχει επιλέξει ο χρήστης προκειμένου να αξιολογήσει μια εφαρμογή. Η μορφή της συνάρτησης καθώς και κάποιες επιπλέον πληροφορίες αποθηκεύονται σε ένα xml αρχείο το οποίο χρησιμοποιείται στη συνέχεια για να απεικονιστούν τα αποτελέσματα σε μορφή γραφικής παράστασης. Ο χρήστης μπορεί μέσω ενός γραφικού περιβάλλοντος να δει τις πληροφορίες που φέρει το xml αρχείο καθώς και να το επεξεργαστεί μέσω ενός συντάκτη (editor). Η σχεδίαση του συστήματος πραγματοποιήθηκε με γνώμονα το διαχωρισμό της λογικής μονάδας από αυτό της γραφικής ώστε το σύστημα να είναι εύκολα επεκτάσιμο και κατανοητό, καθώς και στη δυνατότητα να μπορεί να τροποποιηθεί ή και να αλλάξει τελείως το μαθηματικό μοντέλο που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία της συνάρτησης βαθμολόγησης χωρίς να απαιτούνται αλλαγές στο βασικό αλγόριθμο. Το σύστημα υλοποιήθηκε ως μια επέκταση του λογισμικού συστήματος g Eclipse διατηρώντας την υπάρχουσα δομή και λειτουργία του συγκεκριμένου πλαισίου εργασίας. Το g Εclipse αποτελεί ένα εργαλείο που διευκολύνει τη χρήση του υπολογιστικού πλέγματος και καλύπτει τις ανάγκες διαφορετικών κατηγοριών χρηστών. Η υλοποίηση εντάσσεται στο πλαίσιο εργασίας της μέτρησης επίδοσης του g Eclipse το οποίο έχει πολλά χαρακτηριστικά από το GridBench, ένα εργαλείο το οποίο αναπτύχθηκε στο πανεπιστήμιο Κύπρου και είναι πρωτοπόρο στο θέμα της μέτρησης επίδοσης στο υπολογιστικό πλέγμα.

The increased use of the grid (computing) during the last years led to the creation of numerous tools which facilitate users to complete faster and easier than before several functions, such as sending applications to the grid etc. The question raised is: which resource a user should choose to send an application in order to have more possibilities for the application to be executed faster. This is the reason why the idea of ranking grid’s performance was developed. User executes benchmarks to grid’s resources in order to get an idea of each resource’s performance. However, a user rarely knows their application’s requirements so as to choose the resource which gets the best possible results. The case for a user to send an application (or part of it) to all the resources and expect the results in order to compare them is rejected due to the fact that such a choice is time consuming. The present thesis suggests the functioning of a system capable of resembling an application’s performance in case this has already been executed to any of the grid’s resources. The latter is achieved by creating a rank function. This is created by finding the correlation between the benchmarks and the applications which have already been executed to the grid’s resources. In this case there is no need for an application to be executed to any offered resource but only to a small percentage of them. Via a wizard, users can create the rank function by themselves or, otherwise, it can be automatically created via the system. Then, the rank function is executed to the resources the user has chosen for their application to be evaluated. Function’s form, as well as other information, is saved as an xml file which is used for depicting the results in a graphical form. Users can see the information included in the xml file mentioned, through a graph. At the same time users can also edit the information via an editor. The system is designed in respect of dividing the logical unit from the graphical one in order to be easily expandable and comprehensible. At the same time this way of designing allows the system to change the mathematical model used for the rank function’s architecture without changing the core algorithm. The system was operated as an expansion of g Eclipse research program. The initial structure and function of the specific framework were reserved. g Eclipse is a tool facilitating the grid’s use and meets the needs of different kinds of users. The operation is part of the g Eclipse benchmark framework which includes various features from the GridBench. GridBench is a tool developed by University of Cyprus and is a pioneering tool for ranking grid sites.