Navegando por Autor "Santana, Carla dos Santos"
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Tese A configurable dependability library for high-performance computing iterative applications with interruption detection, data preservation and failover capabilities(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-10-04) Santana, Carla dos Santos; Souza, Samuel Xavier de; https://orcid.org/0000-0001-8747-4580; http://lattes.cnpq.br/9892239670106361; https://orcid.org/0000-0003-3328-0056; http://lattes.cnpq.br/4697610292983660; Bianchini, Calebe de Paula; Tadonki, Claude; Chauris, Herve; Taufer, Michela; Navaux, Philippe Olivier Alexandre; Barros, Tiago Tavares LeiteA computação de alto desempenho é um campo dinâmico da ciência da computação que permite o processamento necessário para problemas de diversos domínios. Supercomputadores são indispensáveis para resolução de problemas complexos; no entanto, seu tamanho e complexidade os tornam suscetíveis a falhas. Isso destaca a importância crítica de empregar técnicas de tolerância a falhas para mitigar o impacto de interrupções. Esses métodos são essenciais para lidar com falhas de hardware e software, bem como cenários preemptivos. Dada a necessidade de tolerância a falhas, apresentamos novas metodologias para melhorar a tolerância a falhas em programas síncronos em massa. Essas novas metodologias são apresentadas dentro da Biblioteca de Confiabilidade para Aplicações Iterativas. Esta biblioteca oferece uma solução versátil que combina conservação de dados no nível da aplicação, detecção de falhas e capacidades de failover. A biblioteca proposta simplifica a integração de habilidades de tolerância a falhas nas aplicações, oferecendo opções de alta configurabilidade. Esta tese apresenta técnicas de conservação de dados, incluindo checkpointing no nível da aplicação e replicação de dados de processo, para garantir confiabilidade, permitindo que uma unidade de backup assuma em caso de falha. Este trabalho também apresenta métodos de detecção de falhas, como detecção de sinal de término e monitoramento de batita de coração com comunicação de baixo custo, para acionar a conservação de dados apenas se houver uma possibilidade de falha; essa abordagem permite baixo overhead. A biblioteca proposta é compatível com a mitigação de falhas no nível do usuário, o que permite capacidades de failover; em outras palavras, os programas podem continuar operando após falhas, minimizando o tempo de inatividade e garantindo operação contínua. Nossa proposta foi aplicada com sucesso ao problema geofísico de inversão de forma de onda completa, um algoritmo padrão para o processamento geofísico de exploração de petróleo e gás. Esta aplicação serve como um cenário prático de alto desempenho para análise, demonstrando a aplicabilidade real da biblioteca. Todos os métodos foram rigorosamente validados, e o overhead neste problema foi analisado usando exemplos mais realistas. Em nossos experimentos, a aplicação não perdeu todos os dados processados até o momento da falha e pôde continuar a execução, mesmo na presença de falha de nó, com overhead mínimo. Este trabalho também apresenta outros estudos de caso na fase inicial de aplicação da biblioteca e discute alguns conceitos de tolerância a falhas e trabalhos relacionados.Dissertação Workload scheduling analysis in geophysical numerical methods(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-01-13) Santana, Carla dos Santos; Souza, Samuel Xavier de; Bianchini, Calebe de Paula; ; ; ; Duarte, Ângelo Amâncio; ; Chauris, Hervé; ; Barros, Tiago Tavares Leite;A organização das tarefas entre os nós computacionais impacta diretamente no desempenho da aplicação. Considerando aplicações computacionalmente caras como os problemas geofísicos o impacto é mais significante. O desbalancemanto causado por um escalonamento ineficiente das tarefas pode tornar a aplicação não escalavel. Sendo assim esse trabalho investiga o escalonamento de tarefas em métodos geofísicos. Esse trabalho compara três tipos de escalonadores: centralizado dinâmico (CD), descentralizado estático (DS, do inglês Decentralized Static), descentralizado dinâmico (DD). O CD foi implementado através da técnica mestre-escravo o qual possui um nó mestre responsável pela distribuição das tarefas entre os outros nós chamados de escravos. O DS é a divisão igualitária da quantidade de tarefas entre os nós antes do início da execução delas. O DD utilizado implementa o método work-stealing proposto por Assis et al. (2019), qual o nó ocioso rouba a tarefa de um nó sobrecarregado. O principal método geofísico utilizado foi a inversão completa da forma de onda (FWI, do inglês Full Waveform Inversion) 2D com a onda acústica. Para analisar o desempenho dos escalonadores de tarefas foram gerados gráficos de speedup, eficiência e distribuição das tarefas entre os nós. O tamanho do problema foi definido a partir de modelos de velocidades sintéticos de diferentes tamanhos executados para diferentes quantidades de nós. O código do FWI e do escalonadores foram implementados em C em memória distribuída usando a biblioteca MPI. A partir dos resultados do FWI, foi aplicado o work-stealing (por ter apresentado comportamento mais eficiente) em outro problema geofisico: a migração por mínimos quadrados (LSM, do inglês Least Square Migration). Para comparar a implemetação LSM com work-stealing usamos o LSM com DS proposto por Chauris and Cocher (2017). O código do LSM e DS utilizado neste problema foram implementados em Fortran e o workstealing em C. A comunicação entre os nós foi implementado usando MPI. Para analisar a desempenho do escalonador em LSM, usamos modelo de velocidades marmousi.