Descripcion y Objetivos

La Computación de Altas Prestaciones (HPC) ofrece la posibilidad de resolver complejos problemas científicos y de ingeniería. No sólo eso, también permite a muchos usuarios abordar tareas que requieren grandes anchos de banda, redes avanzadas y capacidades de cálculo o de análisis de datos muy elevadas.

Para explotar las posibilidades de este tipo de computación es necesario disponer de sistemas con una gran capacidad computacional. Centros de Datos y de Supercomputación son los dos entornos donde encontramos este 
tipo de sistemas, si bien es cierto que actualmente hay disponibles sistemas basados en aceleradores, de un tamaño mucho menor, que disponen de elevadas potencias de cómputo.

En todos estos sistemas, la red de interconexión que une todos los elementos de proceso y de almacenamiento es una componente esencial, pues debe proporcionar el nivel de prestaciones requerido para no convertirse en el cuello de botella de todo el sistema. Y por eso, y debido a la continua mejora de los procesadores, es imprescindible también que la red de interconexión aumente su rendimiento continuamente. Para lograrlo, se deben diseñar e implementar componentes y técnicas eficientes que permitan seguir aumentando su rendimiento.

Para estudiar propuestas en ese sentido se suelen utilizar sofisticadas herramientas de simulación que reproducen muy fielmente, en este caso, una red de interconexión de altas prestaciones. Esos simuladores permiten chequear el comportamiento de nuevos diseños de red sin tener que construirla realmente. El manejo de estas herramientas de simulación involucra a software de diferentes características: extensos códigos para simular, sistemas de gestión de bases de datos para el almacenamiento de los resultados, paquetes estadísticos y gráficos para el análisis de esos datos, sistemas de planificación de procesos para gestionar el gran volumen de simulaciones que se realizan, entre otros.

Debido a esto último, el manejo de este tipo de herramientas puede convertirse en un serio obstáculo y ser fuente de problemas si no se realiza adecuadamente. Por eso se hace totalmente necesario el uso de un entorno que integre de forma sencilla y amigable todo este tipo de facilidades software. En este Trabajo Fin de Máster se plantea el desarrollo de un entorno que permita dicha integración.

En concreto, se propone el diseño e implementación de una aplicación web para automatizar la configuración, ejecución y recogida de datos de los experimentos generados mediante una herramienta de simulación de redes de interconexión de altas prestaciones. La ejecución de estos experimentos se llevará a cabo en un clúster de cómputo de altas prestaciones, que será utilizado como servicio de cómputo por parte de esta aplicación.

 

Metodología y Competencias

Para alcanzar los objetivos del TFM, las actividades principales a realizar son las que se indican a continuación, para las que también se incluye el tiempo estimado de realización en meses, asumiendo una dedicación total de 225 horas (180 horas de trabajo autónomo y 45 horas de relación con los tutores) a lo largo de 4 meses, y una dedicación de 56,25 horas/mes:

1) Estudio y selección de las tecnologías web a utilizar (0,25 meses).
2) Diseño de la arquitectura software de la aplicación a desarrollar (0,25 meses).
3) Implementación de la aplicación web (2,5 meses).
4) Documentación (1 mes).

La metodología del proceso de desarrollo software a utilizar será iterativa e incremental tipo Scrum, donde los requisitos de usuario se irán refinando conforme se avance en el diseño e implementación. 

Competencias de la asignatura:

CE1: Capacidad para la integración de tecnologías, aplicaciones, servicios y sistemas propios de la Ingeniería Informática, con carácter generalista, y en contextos más amplios y multidisciplinares.

CE09: Capacidad para diseñar y evaluar sistemas operativos y servidores, y aplicaciones y sistemas basados en computación distribuida.

CE14: Capacidad para conceptualizar, diseñar, desarrollar y evaluar la interacción persona-ordenador de productos, sistemas, aplicaciones y servicios informáticos.

CE16: Realización, presentación y defensa, una vez obtenidos todos los créditos del plan de estudios, de un ejercicio original realizado individualmente ante un tribunal universitario, consistente en un proyecto integral de Ingeniería en Informática de naturaleza profesional en el que se sinteticen las competencias adquiridas en las enseñanzas.

 

Medios a utilizar

Los medios a utilizar para el desarrollo del TFM son los siguientes:

- Simulador de red de interconexión INASim, disponible en el grupo de investigación RAAP.
- Servidor de GIT y GitLab disponible en el grupo RAAP.
- Ordenador tipo PC.
- Clúster CELLIA del grupo RAAP.

 

Bibliografía

La bibliografía básica para el desarrollo del TFM es la siguiente:

- Jose Duato, Sudhakar Yalamanchili, and Ni Lionel. 2002. Interconnection Networks: An Engineering Approach. Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA.

- Documentación del simulador INASim.

- HOWTO's para lanzar simulaciones de gran tamaño en los clústeres de cómputo GALGO y CELLIA, disponibles en el I3A.

Toda la bibliografía está disponible.