Análise de Estratégias de Computação Verde em Grades Computacionais Oportunistas
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Análise de Estratégias de Computação Verde em Grades Computacionais
Oportunistas
Lesandro Ponciano, Jaindson Santana, Marcus Carvalho, Matheus Gaudencio, Francisco Brasileiro
Universidade Federal de Campina GrandeLaboratório de Sistemas Distribuídos
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Organização da Apresentação
ContextoDefinição do ProblemaObjetivoEstado da ArteProjeto do Estudo de CasoResultadosConclusão
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Contexto
Sistemas Computacionais desenvolvidos visando obter ''maior poder computacional a qualquer custo''
Custo associado em termos do aumento no consumo de energia
Aumento do custo operacional da infraestrutura de TI nas organizações e da emissão de gases causadores do Efeito Estufa
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Computação Verde
Eficiência energética
Maior poder computacional com menor custo em termos de consumo de energia
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Grade Computacional Oportunista
Recursos utilizados de forma oportunista
Aplicações do tipo saco-de-tarefas (bag-of-tasks)
Existência de ciclos de ociosidade de recursos [Iosup et al. 2006]
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Gerência de energia em computadores
Padrão de Configuração Avançada e Interface de Energia (ACPI*)
Standby (S3) - Suspensão para a RAM
Hibernate (S4) - Suspensão para o disco
*Advanced Configuration and Power Interface Specification
http://www.acpi.info/spec.htm
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Economia de energia
Figuras adaptadas de: ”White Paper EnergyStar Version 5.0 System Implementation”
Ocioso Standby Hibernate
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Economia de Energia vs Tempo de RespostaAumento do consumo de energia no estado
Aumento da latência e do consumo de energia para mudar de estado
Ocioso Standby Hibernate
0 s 55 s2,5 s
33,17 W 1,54 W3,33 W
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Definição do Problema
Qual a economia de energia e o impacto no tempo de resposta propiciado por Standby e Hibernate em uma grade computacional oportunista?
Em que cenários essas estratégias apresentam melhor desempenho?
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Objetivo Geral
Aumentar a eficiência energética da grade através da redução do consumo de energia nos ciclos de ociosidade
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Estado da Arte
Práticas para reduzir o consumo de energiaTalebi et al. (2009)
Uso de Standby e Hibernate em organizaçõesUniversidade de Indiana (2009)Energy Star (Casos de Sucesso)
Escalonamento ciente do consumo de energiaMemória - Sharma e Aggarwal (2009)CPU - Lammie et al. (2009)
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Modelo Simulado
Escalonador First Come, First ServedCheckpointEstratégias vs Estado Ocioso
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Projeto do Estudo de Caso
Poder de Processamento 200 máquinas com as características dos desktops dos sites LSD e GMF, na grade OurGrid
Consumo de Energia da CPUMáquinas certificadas pela energystar
Baseado em Kondo et al. (2007) e em máquinas dos sites LSD e GMF do OurGrid http://status.ourgrid.org/
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Traces
Trace de disponibilidadeMáquinas desktops [Kondo et al. 2007]
Carga de trabalho de jobsJobs submetidos à grade oportunista OurGrid entre 18/12/2008 e 18/11/2009
Tempos de transição de estados Baseados em Orgerie et al. (2008)
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Métricas
Tempo de Resposta das TarefasTempo de término menos o tempo de submissão
SlowdownRazão entre o tempo de resposta com a estratégia e o tempo de resposta considerando o estado ocioso
Redução do Consumo de EnergiaA redução provida pelas estratégias em relação ao estado ocioso
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1ª Avaliação: Baseline
Máquinas sempre disponíveis
Máquinas homogêneas
Demanda alta e baixa
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2ª Avaliação: Grade Oportunista
Há variação na disponibilidade
Máquinas heterogêneas
Demanda alta e baixa
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3ª Avaliação: 11 meses de operação da Grade
Carga de trabalho com jobs submetidos, na grade OurGrid, ao longo de 11 meses
Hibernate Standby
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Conclusões
As estratégias reduzem o gasto da infraestrutura com energia
Elas também aumentam o tempo de resposta das tarefas na maior parte dos cenários
Em nossas simulações de uma grade oportunista, Standby resultou em maior economia de energia e em menor impacto no tempo de resposta
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Referências
Talebi et al. (2009) Methods, metrics and motivation for a green computer science program. SIGCSE Bull.
Energy Star: http://www.energystar.gov/index.cfm?c=power_mgt.pr_pm_step1
Sharma e Aggarwal (2009) Energy aware scheduling on desktop grid environment with static performance prediction. SpringSim '09.
Lammie et al. (2009) Scheduling Grid Workload on Multicore Clusters to Minimize Energy and Miximize Performance. IEEE Grid Computing
Iosup et al. (2006) How are real grid used? The analysis of four grid traces and its implications. GRID' 06