5.3 Arquitetura
5.3.1 Vis˜ao Geral
A arquitetura de InGriDE e os componentes externos com os quais ela interage formam uma estrutura organizada em camadas. Nessa estrutura cada camada oferece servi¸cos `a camada imediatamente superior `a sua.
Conforme ilustrado na Figura 12 nossa solu¸c˜ao foi divida em duas partes: InGriDE e aInteGrade Application Toolkit (IAT). InGriDE foi dividida em duas camadas: UI, a interface com usu´ario eCore, as classes respons´aveis pela intera¸c˜ao com IAT. As classes da camada UI usam osextension-points do Eclipse para a constru¸c˜ao da interface com o usu´ario. J´a as classes da camada Core fornecem toda a l´ogica necess´aria para as classes de UI.
IAT ´e uma interface cujo desenvolvimento vai ser feito baseado na interface GAT do projeto GridLab. O objetivo de IAT ´e ser uma interface muito parecida com GAT, s´o que bem mais simples para facilitar a integra¸c˜ao com InteGrade. Apesar da sua simplicidade, IAT vai ser desenvolvida com a preocupa¸c˜ao em uma futura adapta¸c˜ao de InGriDE a GAT. Para alcan¸car este objetivo vamos utilizar ao m´aximo as interfaces de GAT. A simplifica¸c˜ao do projeto vai fazer IAT diferir de GAT em dois aspectos. O primeiro est´a relacionado `a quantidade de fun¸c˜oes dispon´ıveis na biblioteca, IAT ser´a apenas um subconjunto de GAT. O segundo ´e que IAT vai ser desenvolvida sem fornecer integra¸c˜ao `a diferentes middlewares, apenas `a InteGrade. O acesso de IAT aos servi¸cos da Grade ser´a fornecido pelaInteGrade Client API (Figura 12).
A InteGrade Client API ´e uma biblioteca espec´ıfica do projeto InteGrade que possi-bilita o acesso aos servi¸cos da Grade do nosso estudo de caso. Esta biblioteca ´e a ´ultima camada do ambiente local de computa¸c˜ao e usa a tecnologia de interliga¸c˜ao de objetos distribu´ıdos CORBA [OMG02] para a comunica¸c˜ao com InteGrade. Esta tecnologia ´e utilizada como base de comunica¸c˜ao do sistema InteGrade.
5.3.2 Projeto de InGriDE
Pensando na complexidade da intera¸c˜ao com os diferentes ambientes de execu¸c˜ao, projetamos InGriDE baseado no projeto Eclipse Parallel Tools Platform [Wat05], que
Figura 12: Arquitetura do InGriDE.
sugere o uso de um modelo de abstra¸c˜ao para os ambientes de execu¸c˜ao paralela. Se-guindo essa linha, projetamos um modelo de abstra¸c˜ao da Grade com um ´unico ponto de acesso ao ambiente externo (Figura 13).
O projeto de InGriDE ´e composto por quatro componentes que s˜ao descritos a seguir:
• Grid Runtime Model: mant´em um modelo local que representa o estado externo de componentes da Grade tais como recursos e tarefas em execu¸c˜ao.
• Grid Runtime Controller: controla a intera¸c˜ao entre os componentes de InGriDE e o ambiente externo de execu¸c˜ao, representado por IAT. Este ´e o ´unico ponto de acesso de InGriDE ao ambiente externo.
• Grid User Interface: cont´em os componentes da interface gr´afica com o usu´ario, desenvolvidos a partir dos extension-points da plataforma Eclipse. Alguns exem-plos s˜ao: InteGrade BSP Editor, InteGrade Servers View, Grid Execution View, InteGrade Development Perspective, Application Repository View e Cluster View.
Os dois ´ultimos ainda n˜ao foram desenvolvidos.
• Grid Launch Configuration: usa o arcabou¸co de lan¸camento de aplica¸c˜oes do Eclipse para gerenciar a execu¸c˜ao das aplica¸c˜oes na Grade. ´E usado para a especifica¸c˜ao dos requisitos de execu¸c˜ao da aplica¸c˜ao. Este componente passa essas informa¸c˜oes ao Runtime Controller que a submete ao ambiente externo de execu¸c˜ao. Ap´os isso, o usu´ario pode monitorar a execu¸c˜ao desta tarefa no Grid Execution View.
Figura 13: InGriDE Design.
5.4 Funcionalidades
A defini¸c˜ao das funcionalidades a serem oferecidas por InGriDE foi feita levando em considera¸c˜ao as funcionalidades das ferramentas encontradas na literatura e um levan-tamento de necessidades feito junto aos integrantes do grupo de pesquisa do InteGrade.
A Figura 14 mostra o ambiente de InGriDE composto de algumas janelas (views) que cont´em informa¸c˜oes ´uteis para os usu´arios. As principais funcionalidades propostas para InGriDE s˜ao descritas a seguir.
• Submiss˜ao de tarefas na Grade: A submiss˜ao de uma aplica¸c˜ao para execu¸c˜ao na Grade pode ser feita atrav´es de componentes da GUI de InGriDE. No caso espec´ıfico do InteGrade, o desenvolvedor interage com o Protocolo de Reserva de Recursos e Execu¸c˜ao de Aplica¸c˜oes. Neste protocolo, a aplica¸c˜ao ´e submetida a um componente do InteGrade (GRM) que trata as quest˜oes de atribui¸c˜ao de tarefas, transferˆencia de arquivos e a pr´opria execu¸c˜ao das aplica¸c˜oes.
• Busca de recursos na Grade: InGriDE fornece a visualiza¸c˜ao de informa¸c˜oes dos recursos de um ou mais aglomerados da Grade. O usu´ario pode aplicar filtros aos recursos, obtendo assim uma vis˜ao dos recursos que realmente atendam aos seus requisitos como, por exemplo, a quantidade m´ınima de mem´oria e velocidade do processador.
• Monitoramento da execu¸c˜ao de aplica¸c˜oes na Grade: O monitoramento da execu¸c˜ao das aplica¸c˜oes ´e um requisito importante para os usu´arios da Grade. InGriDE possibilita a obten¸c˜ao da informa¸c˜ao do estado das aplica¸c˜oes submetidas (exe-cutando ou terminada), bem como os dados resultantes da execu¸c˜ao. ´E poss´ıvel tamb´em terminar a execu¸c˜ao de uma aplica¸c˜ao a qualquer momento da execu¸c˜ao.
Figura 14: Ambiente do InGriDE.
Na Figura 14, a janela Grid Execution View mostra algumas submiss˜oes feitas pelo usu´ario da Grade.
• Intera¸c˜ao com o Ambiente de Execu¸c˜ao: A intera¸c˜ao com o ambiente de execu¸c˜ao permite que o desenvolvedor possa monitorar o estado dos servi¸cos da grade, bem como interagir com esses servi¸cos. A Figura 14 mostra o caso espec´ıfico do InteGrade, a janela mais `a direita mostra duas Grades registradas, uma local e outra no laborat´orio LCPD, ambas com os trˆes servi¸cos do InteGrade.
• Editor de c´odigo com verifica¸c˜ao de consistˆencia: No caso espec´ıfico do InteGrade, a verifica¸c˜ao de consistˆencia do c´odigo escrito pelos desenvolvedores de aplica¸c˜oes paralelas baseia-se no modelo de programa¸c˜ao BSP [Val90]. InteGrade fornece uma biblioteca de programa¸c˜ao paralela chamada BSPLib que cont´em m´etodos espec´ıficos para este tipo de aplica¸c˜ao. InGriDE deve permitir que o desenvolvedor verifique a corretude da semˆantica do c´odigo escrito com base no modelo BSP.
Este editor j´a oferece facilidades como Syntax Highlight e Code Completion para
os m´etodos da BSPLib estendendo o plugin CDT (C/C++ Development Tools) [CDT06].
• Obten¸c˜ao de estat´ısticas de execu¸c˜ao: Ap´os o t´ermino da execu¸c˜ao das aplica¸c˜oes na Grade, o usu´ario pode visualizar gr´aficos com informa¸c˜oes dos recursos utili-zados durante a execu¸c˜ao.
• Facilidades para Simula¸c˜oes: O ambiente deve fornecer facilidades similares `as dispon´ıveis nas ferramentas para desenvolvimento de PSAs (Se¸c˜ao 3.4), como por exemplo a cria¸c˜ao de um conjunto de entradas parametrizadas. Al´em disso, deve possibilitar a programa¸c˜ao de v´arias submiss˜oes.
• Visualiza¸c˜ao das informa¸c˜oes de padr˜oes de uso: InGriDE deve disponibilizar os dados consolidados dos padr˜oes de uso identificados na Grade de forma a permitir que os usu´arios possam, por exemplo, escolher os melhores hor´arios para execu¸c˜ao de suas aplica¸c˜oes. Esta funcionalidade deve levar em considera¸c˜ao a privacidade dos usu´arios.
• Instrumenta¸c˜ao de c´odigo para checkpointing: Visa fornecer uma interface que permita o processamento da instrumenta¸c˜ao de c´odigo para ocheckpointing. Tamb´em
´e proposto um editor que permita uma visualiza¸c˜ao amig´avel do c´odigo instru-mentado.
InGriDE est´a em fase de desenvolvimento. Na primeira fase do projeto foram de-senvolvidas algumas funcionalidades para atender `as necessidades da comunidade do projeto InteGrade. Da lista apresentada acima j´a est˜ao dispon´ıveis: parte da sub-miss˜ao, o monitoramento, a intera¸c˜ao com o ambiente de execu¸c˜ao e parte do editor.
Entretanto, a implementa¸c˜ao destas funcionalidades n˜ao obedeceu a arquitetura pro-posta nesta se¸c˜ao, principalmente no que se refere `a intera¸c˜ao com o middleware. O resultado disso ´e o forte acoplamento existente entre a implementa¸c˜ao atual e o mid-dleware InteGrade.
Iniciaremos a segunda fase do projeto, que se inicia a partir deste ponto, com a adapta¸c˜ao do c´odigo atual `a arquitetura aqui apresentada, e em seguida daremos con-tinuidade com as atividades que ser˜ao descritas na se¸c˜ao 6.
5.5 Integra¸c˜ ao com outras Grades
A solu¸c˜ao escolhida para buscar a portabilidade das aplica¸c˜oes desenvolvidas em InGriDE foi baseada no conceito da Grid Application Toolkit (GAT) do projeto Gri-dLab. Esta solu¸c˜ao vem sendo usado em grandes projetos como P-GRADE, Triana, GridSphere, Cactus e Einstein@home [GAT06], al´em de ter dado origem ao grupo
SAGA [GGF03] do GGF. Em poucas palavras, a id´eia de GAT ´e desempenhar na Grade o mesmo papel que MPI e PVM desempenham na programa¸c˜ao paralela. Desta forma, conforme descrito na se¸c˜ao 2.7.1, a aplica¸c˜ao escrita para GAT pode executar em qualquer middleware que forne¸ca os seus adaptadores espec´ıficos. Assim, caso In-GriDE fosse desenvolvida baseada em GAT j´a estaria atendendo aos sistemas Globus, GridLab, e outros que viessem a ter os adaptadores para GAT.
Levando em conta que um dos objetivos do projeto ´e atender `a comunidade do projeto InteGrade, a implementa¸c˜ao da solu¸c˜ao ideal, InGriDE usando GAT, seria composta de duas atividades. A primeira seria a implementa¸c˜ao dos adaptadores es-pec´ıficos de InteGrade para GAT. A segunda seria implementar InGriDE baseada em GAT, o que implicaria em estar condicionado a adotar a solu¸c˜ao completa de GAT, correndo o risco de encontrar incompatibilidades entre GAT e InteGrade que levariam mais tempo para viabilizar a solu¸c˜ao.
Por outro lado, utilizando a abordagem proposta na se¸c˜ao 5.3, o desenvolvimento dos adaptadores seria evitado, ao pre¸co da solu¸c˜ao estar restrita ao middleware InteGrade.
A proposta tamb´em substitui GAT por IAT, aproveitando ao m´aximo as interfaces de GAT. Este recurso permite que InGriDE tenha apenas a dependˆencia de interface e n˜ao de implementa¸c˜ao em rela¸c˜ao `a IAT, o que gera um fraco acoplamento entre eles. Com isso, uma futura adequa¸c˜ao de InGriDE `a solu¸c˜ao ideal, com o uso da GAT original, teria o impacto bastante minimizado. O confronto da solu¸c˜ao ideal com a proposta simplificada ´e ilustrada na Figura 15.
Figura 15: Confronto da Solu¸c˜ao Ideal com a Simplificada.
6 Plano de Trabalho
Nesta se¸c˜ao apresentaremos o plano de trabalho proposto para atingir os objetivos do projeto descrito neste documento.
6.1 Descri¸c˜ ao das Atividades
Dando continuidade ao desenvolvimento de InGriDE, primeiramente vamos ade-quar a implementa¸c˜ao atual `a arquitetura aqui proposta. Para isto construiremos a InteGrade Application Toolkit (IAT) e logo em seguida faremos a refatora¸c˜ao do c´odigo atual.
Para atender `a demanda do projeto InteGrade, faremos melhorias nas funcionalida-des atuais com o objetivo de disponibilizar uma vers˜ao bem testada para os usu´arios do projeto. Neste ponto, pretendemos criar um projeto na Incubadora Virtual da Fapesp para utilizar os recursos disponibilizados pelo portal tais como o controle de vers˜oes, gerenciamento de defeitos, interface para requisi¸c˜ao de funcionalidades, f´orum, estat´ısticas de acesso, dentre outros. Esperamos que o uso desta ferramenta facilite a nossa comunica¸c˜ao com os usu´arios do sistema.
Finalmente, desenvolveremos novas funcionalidades para InGriDE, algumas dessas descritas na se¸c˜ao 5.4, e caso haja tempo, pretendemos construir um portal para o InteGrade baseado no arcabou¸co GridSphere. Para isso planejamos desenvolver alguns portlets b´asicos para o InteGrade e compat´ıveis com a especifica¸c˜ao JSR168.
6.2 Cronograma
Apresentamos a seguir um cronograma contendo as atividades a serem desenvolvidas at´e a conclus˜ao do trabalho.
Tabela 1: Cronograma de Atividades
Atividade Fev Mar Abr Mai Jun Jul
Constru¸c˜ao da InteGrade Application Toolkit x x
Adequa¸c˜ao da implementa¸c˜ao atual `a arquitetura proposta x
Melhorias nas funcionalidades atuais x x
Disponibiliza¸c˜ao de uma vers˜ao para o projeto InteGrade x
Cria¸c˜ao do projeto na Incubadora FAPESP x
Desenvolvimento de novas funcionalidades x x
Constru¸c˜ao do Portal InteGrade baseado no arcabou¸co GridSphere x x
Reda¸c˜ao da artigo para conferˆencia internacional x
Reda¸c˜ao da disserta¸c˜ao x x x
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