Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos : Algumas Considerações Luís Paulo Peixoto dos Santos Departamento de Informática Universidade do Minho

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 2 Índice Caracterização Escalonamento ao nível da aplicação Estratégias Estáticas vs. Dinâmicas Avaliação das Soluções Informação Incompleta e Incerteza Conclusões

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 3 Caracterização RECURSOS GESTOR TAREFAS

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 4 Caracterização MEM CPU MEM NODO CPU MEM

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 5 Escalonamento Escalonamento Local - responsabilidade do S.O. Escalonamento Global - entre os nodos Alocação de recursos a tarefas - Problema de escalonamento bi-dimensional Escalonador Objectivos Tarefas Sistema Escalonamento

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 6 Escalonamento Objectivos - –minimização do tempo de execução –maximização do débito do sistema –previsibilidade dos tempos de resposta –maximização da utilização dos recursos –fiabilidade do sistema Tarefas - informação relacionada com a carga Sistema - capacidades absolutas dos rescursos e respectivo estado actual Escalonador Objectivos Tarefas Sistema Escalonamento

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 7 Escalonamento Escalonador - decide, em cada instante, qual a acção mais adequada baseado naquilo que sabe sobre o ambiente e nos seus objectivos. Agente autónomo que observa o ambiente através dos seus sensores e age sobre o mesmo através dos actuadores. Autonomia - o agente determina o seu comportamento sem a intervenção de sistemas externos. Escalonador Objectivos Tarefas Sistema Escalonamento

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 8 Escalonamento Estático / Dinâmico Estático - lista de pares (tarefa, recurso) gerada antes da execução. Possível se os requisitos das tarefas e as capacidades dos recursos forem conhecidas. Escalonador Objectivos Tarefas Sistema Escalonamento NODO

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 9 Escalonador Objectivos Tarefas Sistema Escalonamento Escalonamento Dinâmico - gerado em tempo de execução usando um conjunto de regras que geram acções com vista a redistribuir a carga pelo sistema NODO

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 10 Decidir sem considerar o estado do sistema –Ex. Aleatório Decidir considerando o estado do sistema Usar o estado do sistema para: –alterar os parâmetros da política de decisão –mudar de política de decisão Escalonamento Dinâmico Adaptativa

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 11 Sistema Distribuído Partilhado: partilhado em simultâneo por vários utilizadores e respectivas aplicações. Desempenho dos recursos varia ao longo do tempo. Escalonamento ao Nível da Aplicação: escalonamento efectuado pela própria aplicação, com vista a atingir os seus objectivos, em competição com outras aplicações que partilham o mesmo conjunto de recursos. Escalonamento ao Nível da Aplicação

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 12 Eficiência do escalonador embebido na aplicação implica: Conhecimento sobre as características do sistema e sobre a estrutura e requisitos da aplicação Informação dinâmica sobre o estado sistema Previsão do desempenho da aplicação e do sistema Modelo de execução Avaliação dos recursos em função do desempenho que entregam à aplicação Recursos partilhados no tempo Escalonamento ao Nível da Aplicação

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 13 Políticas Estáticas vs. Dinâmicas Características do ambiente Flexibilidade do escalonador Acessível vs. Inacessível Os sensores dão ao agente informação completa, precisa e actualizada sobre o estado do sistema ??? Determinístico vs. Não-Determinístico As consequências de cada acção são perfeitamente conhecidas, isto é, o agente sabe qual o estado do sistema após a execução de cada acção ??? Estático vs. Dinâmico Não existe qualquer outro processo a actuar no sistema além do agente ???

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 14 Políticas Estáticas vs. Dinâmicas Sistema Distribuído Partilhado: Dinâmico Coexistem várias aplicações e processos Inacessível O ambiente é demasiado complexo para que o escalonador possa considerar todos os factores no seu modelo de execução A informação desactualiza-se -- envelhecimento da informação Não-determinístico Cada acção pode ter um leque variado de resultados Política Dinâmica

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 15 Oportunidades de Adaptação Correcção das previsões sobre o comportamento do sistema e da aplicação Correcção de imprecisões no modelo de execução Controlo da relação Custo - Desempenho

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 16 Desempenho e Eficiência O escalonador consome os recursos que está a gerir! CPU - tomada de decisões Largura de Banda - aquisição de informação e execução de acções Memória - programa + estruturas de dados Desempenho - grau de satisfação dos objectivos relacionado com a qualidade das decisões tomadas Eficiência - medida dos custos, em termos de recursos consumidos relacionada com o nível de intrusão imposto no sistema

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 17 Análise de Custos Custos Directos recursos consumidos directamente pelo escalonador dependem da complexidade da estratégia e da frequência com que os vários mecanismos são activados

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 18 Análise de Custos: Custos Directos

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 19 Análise de Custos Custos Indirectos consequências das acções decididas pelo escalonador dependem da aplicação e do sistema A transferência de uma tarefa para outro nodo pode implicar: –movimentação de dados –replicação de trabalho

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 20 Excesso de actividade do escalonador sem que o sistema convirja para um estado mais desejável Exemplo: intolerância a pequenas diferenças de carga Instabilidade NODO

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 21 Pretende-se maximizar o desempenho, não a eficiência; Grandes custos sugerem que o desempenho pode ser melhorado; ORIENTAÇÕES: Minimização do número de transferências de trabalho Maximização de transferências bem sucedidas Avaliação

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 22 Mais informação sobre: o estado do sistema o estado das tarefas a estrutura da aplicação significa: decisões de maior qualidade Informação Incompleta e Incerteza Ambiente inacessível … logo … informação incompleta

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 23 Ignorância Teórica - não existe nenhuma teoria que indique todos os factores a considerar; Laziness - qualquer representação de um problema real é uma simplificação dos objectos e relações existentes no mundo; Ignorância Prática - mesmo para os factores considerados no modelo de execução é demasiado custoso, ou mesmo impossível, manter informação actualizada, precisa e completa sobre todos eles; Informação Incompleta e Incerteza

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 24 A incerteza pode ser incluída explicitamente no modelo de execução do escalonador Variáveis estocásticas Transições estocásticas Informação Incompleta e Incerteza P(X) X X X2X4X3X5

6/28/2015Gestão da Carga em Sistemas Distribuídos 25 A gestão da carga é um problema de escalonamento O escalonamento ao nível da aplicação em sistemas distribuídos partilhados exige estratégias dinâmicas A avaliação de um escalonador deve considerar o desempenho e a eficiência com que esse desempenho foi conseguido A incerteza sobre o estado actual do sistema deve ser incluída, implícita ou explicitamente, no modelo de execução do escalonador Conclusões