Experiments and programming paradigms for large scale scientific computing on grids, desktop grids and private clouds

par Ling Shang

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Serge Petiton.

Soutenue le 06-12-2010

à Lille 1 .

  • Titre traduit

    Expériences et paradigmes de programmation pour calcul scientifique à grande échelle sur les grilles, les grilles de PC et les nuages informatique privés


  • Résumé

    Les grilles de calcul et les grille de PC sur Internet offrent des alternatives intéressantes pour le calcul scientifique à grande échelle, qui demande des ressources de calcul importantes. Toutefois, l’adaptation des applications pour ces systèmes est difficile à cause des facteurs nombreux tels que l'interface complexe de programmation. L'objectif de cette thèse est de trouver une solution pour faciliter le calcul scientifique à grande échelle. Pour ce faire, j’ai travaillé sur l’algorithme de Gauss Jordan et une nouvelle version d’un schéma de parallélisme. Ce schéma peut exploiter le maximum de parallélisme entre des opérations. Comme un exemple excellent, l'algorithme de Gauss Jordan est également utilisé pour évaluer des environnements expérimentaux et des outils différents. Les expérimentations avec YML, OmniRPC et XtremWeb sur les grilles et les grilles de PC montrent que YML peut être une bonne solution pour que les utilisateurs fassent du calcul scientifique à grande échelle, à cause des bonnes caractéristiques comme « l’interface d'abstraction de haut niveau», « les composants réutilisables » et «le surcoût acceptable». Pour obtenir les meilleures performances de cette plate-forme, les questions concernées, telles que la granularité des tâches, la persistance des données et le mécanisme d’ordonnancement, sont également abordés dans cette thèse. Selon les analyses faites ci-dessus et les caractéristiques communes des nuages informatiques ciblés, YML-PC, une architecture de référence basée sur les workflows pour les constructions de nuages informatiques privés scientifique est proposée. YML-PC hérite les bonnes caractéristiques présentées ci-dessus et des autres technologies clefs telles que « la persistance des données », « La prévision du temps disponible »  et « l'évaluation sur des nœuds de calcul hétérogènes » pour YML-PC, qui sont également abordées dans cette thèse. Les évaluations sur l'algorithme de Gauss Jordan sont réalisées sur les grilles, les grilles de PC et les nuages informatiques privés qui sont implantés sur la plate-forme Grid5000, la plateforme de calcul de Polytech Lille en France et la plateforme de calcul de Hohai, en Chine.


  • Résumé

    Grid computing and Desktop Grid computing provide interesting alternatives for large scale scientific computing which needs very large scale computing resources. However gridification is hard to develop because of series of factors such as complex programming interface. The aim of this dissertation is to find a solution to make large scientific computing in an easy way. To do that, research on Gauss Jordan algorithm is made and a new parallel programming version is presented. The parallel version can achieve maximum degree parallelism between operations. Also the Gauss Jordan algorithm as an excellent example is used to evaluate different experimental environments and tools. Experiments with YML, OmniRPC and XtremWeb on Grid and Desktop Grid environments testify YML can be a good solution for end users to make large scale scientific computing for its series of good features such as higher level interface, component reuse and acceptable overhead. To get better performance of platform, related issues such as task granularity, data persistence and schedule mechanism are also discussed in this dissertation. According to analysis made above and the common features of Clouds possessed, YML-PC a reference architecture based on workflow for building scientific Private Clouds is proposed. YML-PC inherits those good features presented above and some other key technologies such as “data persistence”, “available time prediction” and “evaluation on heterogeneous computing nodes” for YML-PC are also discussed in this dissertation. Evaluations are made based on Gauss Jordan algorithm on Grids, Desktop Grids and Private Clouds which build on Grid5000, Polytech Lille platform, France and Hohai platform, China.


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