Desarrollo de un caso de prueba para comprobar el funcionamiento de una infraestructura de computación Grid en la Universidad Autónoma de Bucaramanga

La computación paralela permite que muchos problemas puedan ser resueltos más rápidamente gracias a la paralelización, ya que una tarea grande puede descomponerse en tareas más pequeñas para ser ejecutadas simultáneamente. Además, es necesaria debido a límites físicos en la mejora de las máquinas y...

Full description

Autores:
Figueroa Prada, Melissa Andrea
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2008
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/1397
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1397
Palabra clave:
Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB
Parallel programming
Algorithms
Computer software engineering
Systems engineering
Electronic computers
Computers
Investigations
Analysis
Linux
Programación paralela
Algoritmos
Ingeniería del software realizada por computador
Ingeniería de sistemas
Computadores electrónicos
Computadores
Investigaciones
Análisis
Procesamiento paralelo
Paso de mensajes
MPI (Manufacturas y procesos industriales)
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openAccess
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description La computación paralela permite que muchos problemas puedan ser resueltos más rápidamente gracias a la paralelización, ya que una tarea grande puede descomponerse en tareas más pequeñas para ser ejecutadas simultáneamente. Además, es necesaria debido a límites físicos en la mejora de las máquinas y a que los sistemas de alto rendimiento especializados resultan muy costosos. La Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB) tiene proyectos de investigación donde requiere alta capacidad de cómputo. Asimismo investigaciones en el desarrollo de aplicaciones para áreas como física, cálculo científico, aplicaciones de bases de datos y aplicaciones de Internet entre otras se pueden tratar utilizando cómputo paralelo. Este trabajo se centra en desarrollar una implementación para solucionar sistemas de ecuaciones lineales, de manera óptima, económica y escalable; reduciendo el esfuerzo y tiempo necesario para obtener una solución de calidad. La solución que se plantea es diseñar e implementar un algoritmo de cómputo paralelo en el lenguaje de programación C, usando interfaz de paso de mensajes (MPI) con su implementación MPICH2 y probarlo en dos clústeres de computadores personales independientes, de bajo costo, interconectados con tecnologías de red de alta velocidad, empleando software de libre, donde cada clúster conecta el servidor con sus nodos a través de un switch.
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La Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB) tiene proyectos de investigación donde requiere alta capacidad de cómputo. Asimismo investigaciones en el desarrollo de aplicaciones para áreas como física, cálculo científico, aplicaciones de bases de datos y aplicaciones de Internet entre otras se pueden tratar utilizando cómputo paralelo. Este trabajo se centra en desarrollar una implementación para solucionar sistemas de ecuaciones lineales, de manera óptima, económica y escalable; reduciendo el esfuerzo y tiempo necesario para obtener una solución de calidad. La solución que se plantea es diseñar e implementar un algoritmo de cómputo paralelo en el lenguaje de programación C, usando interfaz de paso de mensajes (MPI) con su implementación MPICH2 y probarlo en dos clústeres de computadores personales independientes, de bajo costo, interconectados con tecnologías de red de alta velocidad, empleando software de libre, donde cada clúster conecta el servidor con sus nodos a través de un switch.INTRODUCCIÓN 17 1. MARCO TEÓRICO 19 1.1 PROCESAMIENTO PARALELO 19 1.2 COMPUTACIÓN PARALELA 20 1.2.1 Características de la computación paralela 20 1.2.2 Tipos de computación paralela 21 1.2.3 Arquitecturas de memoria 26 1.2.4 Modelos de programación paralela 27 1.2.5 Otros modelos de programación paralela 28 1.3 RESOLUCIÓN DE SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES 29 1.4 COMPUTACIÓN DE ALTO RENDIMIENTO 33 1.5 CLÚSTER 35 1.5.1 Componentes de un clúster 35 1.5.2 Características de un clúster 36 1.6 HERRAMIENTAS DE DESARROLLO PARA APLICACIONES 36 1.6.1 ESTÁNDAR MPI (INTERFAZ DE PASO DE MENSAJES) 37 1.6.2 PVM 43 1.6.3 OPENMP 44 2. MONTAJE DEL CLÚSTER BEOWULF CON LINUX – ROCKS 45 2.1 ARQUITECTURA DE ROCKS 46 2.2 INSTALACIÓN DE ROCKS 46 2.3 CLÚSTER INSTITUCIONAL 47 3. CONFIGURACIÓN DE MPI EN EL CLÚSTER IMPLEMENTADO 49 3.1 MONTAJE DE MPI 49 3.1.1 Otros software instalados 56 4. DISEÑO DE ALGORITMOS PARALELOS 58 4.1 MÉTODO PARA EL DISEÑO DE ALGORITMOS PARALELOS 58 4.1.1 Partición 59 4.1.2 Comunicación 60 4.1.3 Aglomeración 61 4.1.4 Asignación 62 4.2 PARADIGMA DE PROGRAMACIÓN 64 4.2.1 Single program multiple data (SPMD) 64 5. IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO GAUSS-JORDAN 67 5.1 DESCRIPCIÓN DEL ALGORITMO 67 6. IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO GAUSS-SEIDEL 69 6.1 METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DEL ALGORITMO PARALELO 69 6.2 METODOLOGÍA UTILIZADA PARA EL DESARROLLO DEL ALGORITMO 69 6.3 SÍNTESIS DEL ALGORITMO 70 6.4 PRECONDICIONAMIENTO 75 7. IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO DE SOBRERELAJACIÓN 77 8. PRUEBAS EN EL CLÚSTER 78 8.1 PRUEBAS EN EL CLÚSTER GAUSS - JORDAN 78 8.2 PRUEBAS EN EL CLÚSTER GAUSS-SEIDEL 80 8.3 PRUEBAS EN EL CLÚSTER SOR 83 8.3.1 Con parámetro de relajación 0,8 83 8.3.2 Con parámetro de relajación 1,2 86 8.3.3 Con parámetro de relajación 1,25 88 9. CONCLUSIONES 93 10. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS 91 BIBLIOGRAFÍA 93 ANEXOS 104PregradoParallel computing allows many problems to be solved more quickly thanks to parallelization, since a large task can be broken down into smaller tasks to be executed simultaneously. In addition, it is necessary due to physical limits in the improvement of the machines and because specialized high-performance systems are very expensive. The Autonomous University of Bucaramanga (UNAB) has research projects where it requires high computing capacity. Likewise, research in the development of applications for areas such as physics, scientific calculation, database applications and Internet applications, among others, can be dealt with using parallel computing. This work focuses on developing an implementation to solve systems of linear equations, in an optimal, economic and scalable way; reducing the effort and time necessary to obtain a quality solution. The solution proposed is to design and implement a parallel computing algorithm in the C programming language, using a message passing interface (MPI) with its MPICH2 implementation, and testing it in two clusters of independent, low-cost personal computers, interconnected with high speed network technologies, using free software, where each cluster connects the server with its nodes through a switch.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABParallel programmingAlgorithmsComputer software engineeringSystems engineeringElectronic computersComputersInvestigationsAnalysisLinuxProgramación paralelaAlgoritmosIngeniería del software realizada por computadorIngeniería de sistemasComputadores electrónicosComputadoresInvestigacionesAnálisisProcesamiento paraleloPaso de mensajesMPI (Manufacturas y procesos industriales)Desarrollo de un caso de prueba para comprobar el funcionamiento de una infraestructura de computación Grid en la Universidad Autónoma de BucaramangaDevelopment of a test case to check the operation of a Grid computing infrastructure at the Universidad Autónoma de BucaramangaIngeniero de SistemasUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería de Sistemasinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPFigueroa Prada, Melissa Andrea, Rangel Caballero, Jaime (2008). 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