O documento estima o valor de uma grade entre pares para a execução de aplicações do tipo saco de tarefas comparando o desempenho e custo em relação à computação em nuvem. Ele simula uma carga de trabalho em uma grade e na nuvem e calcula métricas como makespan e custo para estimar o valor fornecido pela grade. Os resultados mostram que a grade oferece desempenho comparável à nuvem a um custo menor, tornando-a uma solução viável para a execução de aplicações saco de tarefas.

1. Estimando o Valor de uma Grade entre Pares
para a Execu¸˜o de Aplica¸˜es do Tipo Saco de
ca co
Tarefas
Edigley Fraga Francisco Brasileiro Dalton Serey
( edigley@lsd.ufcg.edu.br ) ( fubica@dsc.ufcg.edu.br ) ( dalton@dsc.ufcg.edu.br )
Universidade Federal de Campina Grande
Departamento de Sistemas e Computa¸˜oca
Laborat´rio de Sistemas Distribu´
o ıdos
Campina Grande - PB
03 de junho de 2011

2. Aplica¸oes do Tipo Saco de Tarefas
c˜
Bag-of-Tasks ( BoT)
Simples, mas uteis em diversas situa¸˜es
´ co
varredura de parˆmetros
a
pesquisas massivas
simula¸˜es
co
Para v´rias ´reas
a a
data mining
modelagem financeira
biologia computacional
matem´tica
a
computa¸˜o gr´fica
ca a
Representam boa parte da demanda de e-Science

7. Recursos Ociosos

8. Grade entre Pares

10. Computa¸˜o na Nuvem (IaaS)
ca

11. Problema e Caminho para Solu¸˜o
ca
Defini¸˜o do problema
ca
A despeito do amplo uso, existe uma dificuldade de quantificar, do
ponto de vista do usu´rio, o valor fornecido por uma grade entre
a
pares.
Caminho para a solu¸˜o
ca
Como em IaaS tudo tem um custo associado...
Estimar o valor da grade como proporcional ao montante que
os usu´rios, ao utiliz´-la, deixam de gastar com provedores de
a a
IaaS.

12. Abordagem Seguida
Analisar comparativamente a execu¸˜o de aplica¸˜es BoT em
ca co
um ambiente de grade entre pares e sobre IaaS, considerando
os fatores custo e makespan.

13. Metodologia de Compara¸˜o
ca
Simula¸˜o1 guiada por traces gerados sinteticamente
ca
Uma mesma carga de trabalho em uma grade entre pares e na
nuvem
1. Recursos Locais + Recursos Remotos
2. Instˆncias obtidas do provedor de IaaS
a
Modelo Spot Instances
Caracteriza¸˜o
ca
Demanda
Oferta
Volatilidade
1
http://redmine.lsd.ufcg.edu.br/projects/show/oursim

14. Caracteriza¸˜o
ca
Grade entre Pares Provis˜o de IaaS
a
Demanda Gera¸˜o sint´tica da carga de trabalho (7 dias)
ca e
Oferta 10 a 150 peers, 30 Limite de 100
m´quinas por peer. m´quinas por usu´rio,
a a a
Distribui¸˜o da ca- 8 configura¸˜es de
ca co
pacidade de CPU de CPU diferentes (Nos
m´quinas pertencentes moldes do Amazon
a
a diferentes sites da EC2 2 )
comunidade OurGrid 1 :
∼ N(2, 4; 0, 5)
Volatilidade An´lise do padr˜o de 8 s´ries hist´ricas com
a a e o
disponibilidade em 4 as oscila¸˜es de pre¸o
co c
sites OurGrid por instˆncia
a
1
http://www.ourgrid.org/
2
http://aws.amazon.com/ec2/

15. Capacidade Computacional das M´quinas da Nuvem
a
Fam´
ılia Tipo CPU1
m1.small 1 x 1.1
Standard m1.large 2 x 2.2
m1.xlarge 4 x 2.2
c1.medium 2 x 2.8
High-CPU
c1.xlarge 8 x 2.8
m2.xlarge 2 x 3.6
High-Memory m2.2xlarge 4 x 3.6
m2.4xlarge 8 x 3.6
1
Em n´mero de n´cleos x GHz
u u

16. Custo das M´quinas da Nuvem
a
Pre¸o por hora (em USD) 2
c
Fam´
ılia Tipo CPU1
Spot On-Demand
m1.small 1 x 1.1 0.030 0.085
Standard m1.large 2 x 2.2 0.124 0.340
m1.xlarge 4 x 2.2 0.250 0.680
c1.medium 2 x 2.8 0.059 0.170
High-CPU
c1.xlarge 8 x 2.8 0.240 0.680
m2.xlarge 2 x 3.6 0.170 0.500
High-Memory m2.2xlarge 4 x 3.6 0.435 1.000
m2.4xlarge 8 x 3.6 0.822 2.000
1
Em n´mero de n´cleos x GHz – 2 Em fevereiro de 2011
u u

17. Capacidade Computacional das M´quinas da Grade
a

18. M´tricas de Compara¸˜o
e ca
Makespan na Grade: Mg

19. M´tricas de Compara¸˜o
e ca
Makespan na Grade: Mg
Makespan na Nuvem: Mc
Custo de Execu¸˜o na Nuvem: Cc
ca

20. M´tricas de Compara¸˜o
e ca
Makespan na Grade: Mg
Makespan na Nuvem: Mc
Custo de Execu¸˜o na Nuvem: Cc
ca
Mc
Desempenho Relativo: D = Mg

21. M´tricas de Compara¸˜o
e ca
Makespan na Grade: Mg
Makespan na Nuvem: Mc
Custo de Execu¸˜o na Nuvem: Cc
ca
Mc
Desempenho Relativo: D = Mg
Mc
Valor Estimado para a Grade: Vg = Mg · Cc

22. M´tricas de Compara¸˜o
e ca
Makespan na Grade: Mg
Makespan na Nuvem: Mc
Custo de Execu¸˜o na Nuvem: Cc
ca
Mc
Desempenho Relativo: D = Mg
Mc
Valor Estimado para a Grade: Vg = Mg · Cc
Custo de Manuten¸˜o da Grade: Cg
ca

23. Compara¸˜o de Desempenho
ca
Instˆncias da fam´ Standard
a ılia

24. Compara¸˜o de Desempenho
ca
Instˆncias da fam´ High-CPU
a ılia

25. Compara¸˜o de Desempenho
ca
Instˆncias da fam´ High-Memory
a ılia

26. Compara¸˜o de Desempenho
ca
Instˆncias c1.medium, c1.xlarge e m2.4xlarge
a

27. Em busca de Instˆncias Adequadas para a Estimativa
a
Compara¸˜o de Desempenho e Custo por Tarefa na Nuvem
ca

28. Valor da Grade em Compara¸˜o com c1.medium
ca

29. Valor por Hora-M´quina Proporcionado Pela Grade
a

30. Conclus˜o
a
Estimativa monet´ria do valor de uma grade entre pares
a
Efetividade da grade como solu¸˜o de baixo custo para a
ca
execu¸˜o de aplica¸˜es BoT.
ca co
Tendo como referˆncia a nuvem Spot
e
Os pre¸os praticados em IaaS ainda est˜o altos
c a
A grade se mant´m forte como infraestrutura para execu¸˜o
e ca
de BoT

31. Estimando o Valor de uma Grade entre Pares
para a Execu¸˜o de Aplica¸˜es do Tipo Saco de
ca co
Tarefas
Edigley Fraga Francisco Brasileiro Dalton Serey
( edigley@lsd.ufcg.edu.br ) ( fubica@dsc.ufcg.edu.br ) ( dalton@dsc.ufcg.edu.br )
Universidade Federal de Campina Grande
Departamento de Sistemas e Computa¸˜oca
Laborat´rio de Sistemas Distribu´
o ıdos
Campina Grande - PB
03 de junho de 2011

32. Computa¸˜o na Nuvem (IaaS)
ca

33. Computa¸˜o na Nuvem (IaaS)
ca

34. Computa¸˜o na Nuvem (IaaS)
ca

35. Computa¸˜o na Nuvem (IaaS)
ca

36. Satisfa¸˜o dos Usu´rios em Fun¸˜o do Custo
ca a ca

37. Valor da Grade em Compara¸˜o com a Instˆncia
ca a
c1.medium
#Peers Cg (USD) Vg (USD) Eff Vg (%)
10 228,49 477,60 52,16
20 443,75 1.326,95 66,56
30 570,71 2.683,51 78,73
50 1.064,09 5.045,56 78,91
40 722,60 3.606,50 79,96
60 1.258,35 6.660,78 81,11
130 2.495,68 13.890,03 82,03
90 1.847,59 10.812,06 82,91
80 1.548,84 9.284,05 83,32
70 1.287,78 7.872,68 83,64
140 2.642,68 17.476,84 84,88
100 1.654,11 11.078,81 85,07
150 2.972,29 20.141,44 85,24
120 2.462,67 16.804,89 85,35
110 2.250,88 15.810,31 85,76