Slide 1 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADEp Middleware GRADEp Visão Geral

Slide 2 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Autor Rodrigo Real e Adenauer Yamin Versão (número, data, autor) V1, junho de 2005 V2, agosto de 2005, Geyer V3, setembro de 2005, Geyer

Slide 3 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Sumário da apresentação 1Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva 2GRADEp: cenários de utilização por exemplos 3Funcionalidades do GRADEp 4Aplicações Típicas 5O GRADEp na RNP

Slide 4 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADE PERVASIVA (GRADEp) Coordenador Prof. Dr. Cláudio Resin Geyer (UFRGS) Equipe Profa. Dra. Iara Augustin (UFSM) Prof. Dr. Adenauer Correa Yamin (UCPel) Luciano Cavalheiro da Silva (UFRGS) Rodrigo Araújo Real (UCPel) Gustavo Frainer (UFRGS) Rafael Pereira Pires (UFSM)

Slide 5 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADE PERVASIVA (GRADEp) Colaboradores Prof. Cristiano Cachapuz e Lima (URCAMP) Prof. João Ladislau Barbará Lopes (UFPel) Prof. Marcelo Trindade Rebonatto (UPF)

Slide 6 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADE PERVASIVA (GRADEp) Atividades Relacionadas (doutorandos e mestrandos) Alberto Egon (UFRGS) Felipe Fehlberg (UFRGS) Lincoln Morais (UFRGS) Lucas Santos (UFRGS) Marko Petek (UFRGS) Maurício Moraes (UFRGS) Rômulo Rosinha (UFRGS)

Slide 7 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADE PERVASIVA (GRADEp) Parcerias com outros grupos Profa. Dra. Ines Dutra (COPPE/UFRJ) Patrícia Kayser Vargas (COPPE/UFRJ) modelo GRAND para DAGs em grades Dr. Bruno Schulze (LNCC) projeto GIGA/RNP Prof. Dr. Alberto Santoro (UERJ) HEP CESUP (UFRGS) Grade - UFRGS

Slide 8 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADEp Foco em Grade Pervasiva Conceito novo que integra 3 grandes áreas: computação em grade computação sensível ao contexto computação móvel Objetivo do GT implementação de um middleware para gerenciamento de aplicações e do ambiente de grade pervasivo e a disponibilização de uma interface de programação (API) para a construção de aplicações que executam neste ambiente

Slide 9 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADEp Participantes GRADErs II/UFRGS, CT/UFSM, EI/UCPel, UFPel, UPF, URCAMP/Bagé

Slide 10 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Desde sua criação, a computação em grade tem atravessado diferentes fases ou gerações: primeira geração – década de 90 permitiu a interconexão de grandes centros de super-computação para obter poder computacional agregado não disponível em nenhum dos participantes da grade, ou para compor e coordenar computação distribuída em centenas de estações de trabalho dos usuários originou projetos como GLOBUS e CONDOR visa aplicações de dados intensivos (data grids) ou computação intensiva (computation grids) definição de grade era uma grade computacional é uma infra-estrutura de software e hardware que fornece confiável, consistente, e pervasivo acesso a capacidades computacionais Motivação e Histórico da proposta do GRADEp

Slide 11 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Gerações da Grade Computacional segunda geração caracterizada pela capacidade de ligar centros regionais, nacionais e internacionais e pela adoção de padrões que permitem o emprego da infra- estrutura computacional em escala global do ponto de vista arquitetural, a segunda geração usa middlewares de grade como 'cola' entre sistemas distribuídos heterogêneos, usuários, recursos e políticas locais os middlewares têm desafios técnicos nas áreas de comunicação, escalonamento, segurança, informação, acesso a dados e tolerância a falhas a grade é definida como compartilhamento coordenado de recursos e resolução de problemas distribuídos em dinâmicas e multi-institucionais Organizações Virtuais' um representante desta geração é a evolução do Globus: Globus Toolkit 2

Slide 12 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Gerações da Grade Computacional terceira geração Open Grid Services Architecture (OGSA), adota Web Services como tecnologia referencial o Globus Toolkit 3/4 é a versão atual. Este define grid services que estendem o conceito de Web Services devido ao fato de que: (a) serviços em grade devem ser dinâmicos e transientes, pois nem todos os serviços participam da computação no nodo (b) serviços em grade são globalmente distribuídos, sem um controle central (c) aplicações podem requerer centenas de serviços, que devem ser coordenados de modo eficiente (d) aplicações podem ter vida longa (long-lived), impactando os requisitos dos serviços

Slide 13 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Gerações de Grade Computacional próxima geração dirigida pelo uso eficiente e efetivo de dados armazenados e sua transformação em informação (information grids) e conhecimento (knowledge grids) estudos recentes definem a Grade com Semântica (Semantic Grid) como uma extensão da grade corrente na qual informação e serviços adquirem um significado bem-definido para permitir a pessoas e computadores trabalharem em cooperação esses estudos propõem o emprego de tecnologias da Semantic Web na grade e despertam o interesse de novas áreas, como Ciências Sociais e Humanas e Inteligência Artificial o advento de dispositivos sem fio, que estão aumentando em número e em poder de processamento, cria oportunidades de aumentar a diversidade de usuários e tecnologias que utilizam a grade permitirão o desenvolvimento de novos tipos de aplicações motivação para o desenvolvimento do GRADEp

Slide 14 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Projetos de Grade integrada com Mobilidade Interesse muito recente da comunidade científica de grade Projetos representantes projeto Akogrimo ( início em 2004 projeto Ubigrid ( lançamento em 2003 projeto ISAM ( início em 2001

Slide 15 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Projetos Grade integrada com Mobilidade Akogrimo iniciado em setembro/2004 como parte do projeto da Grade Européia integra os conceitos de grade e comunicação móvel prevê três cenários de validação: e-learning, focaliza construir estudo de caso para novos modos de aprender utilizando a infraestrutura Akogrimo e-health, explora a tecnologia de grade e mobilidade no domínio da saúde atendimento a desastres, onde Akogrimo servirá como plataforma de colaboração

Slide 16 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Projetos Grade integrada com Mobilidade Ubigrid na Universidade de Lancaster, o Grupo de Pesquisa UbiGrid investiga o uso de tecnologias de grade no suporte a experimentos de sistemas de computação ubíqua (pervasiva) em larga escala as idéias do grupo foram apresentadas no Ubicomp 2003 em um 'position paper' os pontos de sinergia entre computação em grade e computação ubíqua relacionados pelo grupo são: heterogeneidade, interoperabilidade, pagamento pelo uso e interação de grande número de recursos entretanto, o grupo reconhece que hoje há pouco reconhecimento na comunidade de grade computacional da necessidade da computação ubíqua acreditam que esta situação deverá se alterar nos próximos anos

Slide 17 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Projetos Grade integrada com Mobilidade Projeto ISAM iniciado em maio/2001 no II/UFRGS foco em Computação Pervasiva em Larga Escala na época, primeiro projeto a enfocar o uso de grade para criar uma infra- estrutura de computação pervasiva integra conceitos de Grade computacional, computação sensível ao contexto e computação móvel para construir um ambiente de Computação Pervasiva com mobilidade lógica e física em larga escala enfatiza a adaptação ao contexto de execução para implementar a semântica siga-me primeiras teses abordaram definição de abstrações para a programação de aplicações pervasivas (ISAMadapt) projeto do middleware de suporte à execução das aplicações pervasivas e ao gerenciamento do ambiente (EXEHDA) ponto de partida para a proposta do piloto GRADEp

Slide 18 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Computação pervasiva + Computação em grade + Computação consciente do contexto Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva Integrando conceitos Infra-estrutura para Grade Pervasiva Visão GRADEp

Slide 19 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva Principais tecnologias envolvidas

Slide 20 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva A organização física do GRADEp Características: Organização celular (critério de vizinhança estático e/ou dinâmico) Gerência multi-institucional Composição dinâmica (incremental) Combina rede infra- estruturada, com suporte à operação sem fio. Computação móvel Computação em grade

Slide 21 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Potencialização da: Heterogeneidade de recursos comportamentos operacionais (flutuação na banda das conexões, re- acomodação física dos nodos, etc.) Escalabilidade (necessidade de) Variabilidade na disponibilidade e no acesso aos recursos gerência multi-institucional conexões transientes Semântica Siga-me (follow-me) Adaptação funcional e não-funcional ao meio Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva Principais aspectos operacionais

Slide 22 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Potencialização provocada pela mobilidade da: Heterogeneidade de recursos; comportamentos operacionais (flutuação na banda das conexões, reacomodação física dos nodos, etc.). Escalabilidade Variabilidade na disponibilidade e no acesso aos recursos gerência multi-institucional; conexões transientes. Semântica Siga-me (follow-me) Adaptação funcional e não-funcional ao meio Aspectos antagônicos Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva Principais aspectos operacionais

Slide 23 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Potencialização provocada pela mobilidade da: Heterogeneidade de recursos; comportamentos operacionais (flutuação na banda das conexões, reacomodação física dos nodos, etc.). Escalabilidade Variabilidade na disponibilidade e no acesso aos recursos gerência multi-institucional; conexões transientes. Semântica Siga-me (follow-me) Adaptação funcional e não-funcional ao meio Conciliar estes aspectos antagônicos!!! Meta central no desenvolvimento do GRADEp Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva Principais aspectos operacionais

Slide 24 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva Objetivos Objetivos conceber e implementar um middleware para Grades Pervasivas um ambiente de desenvolvimento de aplicações um ambiente de execução com um conjunto de serviços facilidades para o desenvolvimento e execução de aplicações adaptação ao contexto mobilidade e pervasividade de grade

Slide 25 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Sumário da apresentação 1Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva 2GRADEp: cenários de utilização por exemplos 3Funcionalidades do GRADEp 4Aplicações Típicas 5O GRADEp na RNP

Slide 26 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GRADEp: cenários de utilização por exemplos WalkEd (Editor de Texto Pervasivo) Desktop Sharp Zaurus Perfil: integração computação móvel e computação distribuída; Objetivo: funcionalidade e flexibilidade no uso da ferramenta de edição.

Slide 27 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GRADEp: cenários de utilização por exemplos WalkEd (Editor de Texto Pervasivo) Desktop PDA Sharp Zaurus Perfil: integração computação móvel e computação distribuída; Objetivo: funcionalidade e flexibilidade no uso da ferramenta de edição. Adaptação ao tipo do dispositivo

Slide 28 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GRADEp: cenários de utilização por exemplos WalkEd (Editor de Texto Pervasivo) Desktop Perfil: integração computação móvel e computação distribuída; Objetivo: funcionalidade e flexibilidade no uso da ferramenta de edição. Adaptação ao tipo do dispositivo Adaptação Funcional PDA Sharp Zaurus

Slide 29 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GRADEp: cenários de utilização por exemplos WalkEd (Editor de Texto Pervasivo) Desktop Perfil: integração computação móvel e computação distribuída; Objetivo: funcionalidade e flexibilidade no uso da ferramenta de edição. Texto Código 1) Acesso pervasivo: - a dados; - a código. 2) Mobilidade de código. PDA Sharp Zaurus

Slide 30 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GRADEp: cenários de utilização por exemplos Aplicação GeneAl Desktop PDA Sharp Zaurus Adaptação da interface ao tipo de dispositivo Perfil: execução distribuída multi-institucional; Objetivo: busca de desempenho e flexibilidade na interação. Interface gráfica

Slide 31 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GRADEp: cenários de utilização por exemplos Aplicação GeneAl Desktop PDA Sharp Zaurus Adaptação da interface ao tipo de dispositivo Perfil: execução distribuída multi-institucional; Objetivo: busca de desempenho e flexibilidade na interação. Interface gráfica Adaptação Funcional

Slide 32 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GRADEp: cenários de utilização por exemplos Aplicação GeneAl Comportamento da distribuição 2 instanciação remota do GeneAl Manager 4 ativação dos GeneAl Workers 3 instanciação remota dos entes GeneAl Master Descoberta de recursos: localização de banco de genes em ambiente multi- institucional Mobilidade e instanciação remota de código: os componentes da aplicação são ativados em nodos distribuídos 1 disparo aplicação Adaptação não-funcional (escalonamento)

Slide 33 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Sumário da apresentação 1Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva 2GRADEp: cenários de utilização por exemplos 3Funcionalidades do GRADEp 4Aplicações Típicas 5O GRADEp na RNP

Slide 34 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Funcionalidades do GRADEp Organização em Núcleo Mínimo Supre os requisitos de: Adaptação ao contexto (tipo de recurso); Economia de recursos (instalação sob demanda). Serviços Adaptativos: Perfis (profile) definem qual instância do serviço será usada em um dispositivo específico através do processo de adaptação em tempo de carga O serviço pode adaptar-se também considerando o contexto dinâmico como estado da conectividade através do processo de adaptação em tempo de execução

Slide 35 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Supre os requisitos de: Adaptação ao contexto (tipo de recurso); Economia de recursos (instalação sob demanda). Funcionalidades do GRADEp Organização em Núcleo Mínimo

Slide 36 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Funcionalidades do GRADEp Serviços em duas instâncias Servi ço Aplicação Visão unificada Aplicação Visão unificada nod al celu lar Desconexão planejada Aplicação Visão unificada nod al celu lar Estruturados em instância nodal e celular

Slide 37 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Servi ço Aplicação Visão unificada Aplicação Visão unificada nod al celu lar Desconexão planejada Aplicação Visão unificada nod al celu lar Supre o requisito do middleware de: Operação desconectada Funcionalidades do GRADEp Serviços em duas instâncias

Slide 38 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Funcionalidades do GRADEp Requisitos exigidos do ponto de vista da aplicação Suporte à execução distribuída; Comunicação com desacoplamento temporal e espacial; Suporte à mobilidade lógica; Suporte à mobilidade física; Acesso pervasivo a dados e a código; Fornecimento de informações de contexto; Suporte à adaptação dinâmica de aspectos funcionais; Suporte à adaptação dinâmica de aspectos não funcionais; Política cooperativa com a aplicação nas decisões de adaptação.

Slide 39 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Funcionalidades do GRADEp Atendendo a demanda de adaptação da aplicação Fornecimento de informações de contexto; Suporte à adaptação dinâmica de aspectos funcionais; Suporte à adaptação dinâmica de aspectos não funcionais; Política cooperativa com a aplicação nas decisões de adaptação. Adaptação colaborativa multinível

Slide 40 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Funcionalidades do GRADEp Atendendo requisitos da aplicação Suporte à semântica siga-me

Slide 41 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Funcionalidades do GRADEp Gerenciando a execução de aplicações Controle de sessão: Login, Logout, Save/Restore session, Disconnect/Reconnect. Disparo manual de aplicações: gradep-run descritor de disparo de aplicações. Disparo pervasivo de aplicações: Aplicação GRADEp Desktop Ambiente Virtual do Usuário. GRADEp Desktop

Slide 42 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Sumário da apresentação 1Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva 2GRADEp: cenários de utilização por exemplos 3Funcionalidades do GRADEp 4Aplicações Típicas 5O GRADEp na RNP

Slide 43 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Aplicações Típicas Alto Desempenho em Grade Alto Desempenho em Grade tipos aplicações intensivas em cpu aplicações intensivas em dados aplicações colaborativas exemplos GeneAl: resolução de problemas na área de biologia molecular classificado como Alinhamento de Seqüências Genéticas TicTac::Brutus – aplicação distribuída para análise de atraso de Circuitos VLSI Mangoparrot – aplicação distribuída para posicionamento de células em circuitos VLSI aBrot e calcRay- perfis adaptativos para balanceamento de cargas no ISAM, aplicados ao problema dos fractais de Mandelbrot

Slide 44 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Aplicações Típicas Editor de textos colaborativo Editor de textos colaborativo suporte para edição de textos em um grupo de trabalho se agregado a um sistema de videoconferência, aumentaria a produtividade do grupo facilidade em circular a edição entre os membros do grupo, através da migração da aplicação e dos dados

Slide 45 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Aplicações Típicas Agenda Virtual Agenda Virtual acesso à agenda atualizada a partir de qualquer lugar possibilidade de determinadas pessoas editarem as agendas uns dos outros avisos de compromissos via telefonia celular, , sistema instantâneo de mensagens, etc

Slide 46 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Aplicações Típicas Disco Virtual Disco Virtual acesso aos dados a partir de qualquer lugar fornecimento de abstração que elimine a necessidade de cópias para arquivos temporários, possibilitando acesso direto aos arquivos remotos o disco virtual pode se tornar um disco comum a um grupo, tornando-se um espaço para troca de arquivos

Slide 47 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Aplicações Típicas Serviço de Alerta Serviço de Alerta alertas baseados em informações de sensores (software ou hardware) usuários podem configurar faixas de valores de interesse, para as quais desejam ser avisados aplicação em sistema de alerta meteorológico, útil tanto para segurança de populações como também para otimização de recursos financeiros na agricultura, por exemplo aplicação em sistemas financeiros, indicando valor de ações, sempre que eles atingem determinados limites aplicação para serviços de acessoria de imprensa, a partir do sensoreamento de notícias na internet e filtros para seleção de notícias relevantes

Slide 48 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 Sumário da apresentação 1Visão GRADEp: Desafios de uma Grade Pervasiva 2GRADEp: cenários de utilização por exemplos 3Funcionalidades do GRADEp 4Aplicações Típicas 5O GRADEp na RNP

Slide 49 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 O GRADEp na RNP Ambiente de Execução em Grade Ambiente de execução em grade para aplicações de alto desempenho em grade usuários poderiam disparar e controlar uma aplicação a partir do seu equipamento desktop aplicação seria executada sobre determinados nós da grade escolhidos pelos serviços do GRADEp escolhidos pela aplicação escolhidos por interação entre o GRADEp e a aplicação

Slide 50 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 O GRADEp na RNP Monitoramento de recursos Monitoramento de recursos monitoramento de links de dados, tentativas de invasão, spam alertas em situações como: risco de ataque de crackers congestionamentos na rede sobrecarga em servidores temperatura de salas e equipamentos armazenamento de histórico e produção de estatísticas para análise posterior

Slide 51 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 O GRADEp na RNP Disco Virtual Disco Virtual espaço para troca de arquivos dos funcionários dos POPs edição de arquivos online, sem necessidade de cópias para arquivos temporários redução nos custos de gerenciamento dos arquivos, eliminando trocas por ou cópias via FTP ou SCP

Slide 52 Rede Nacional de Ensino e PesquisaVisão Geral Treinamento em GRADEp – junho de 2005 GT GRADEp Middleware GRADEp Visão Geral