Autor: Xavier Vilajosana Guillén
Programa: Doctorat de Societat de la Informació i el Coneixement
Idioma: anglès
Director: Dr. Joan Manuel Marquès
Departament / Institut: Internet Interdisciplinary Institute (IN3)
Matèries: Informàtica
Paraules clau: Assignació de recursos computacionals, Models econòmics, Grid computing
+ Enllaç al projecte
Resum
La tesi presenta una aproximació a un conjunt de tècniques per a permetre l'extensió de les capacitats computacionals, sota demanda, en comunitats formades per usuaris d'internet que volen agregar els seus recursos per a aconseguir una finalitat comuna. Aquest tipus de comunitats emergeixen com a noves formes d'organització gràcies a l'increment de les capacitats computacionals i l'amplada de banda.
La computació voluntària com la que s'esdevé en sistemes com SETI@home, grids col·laboratius com OurGrid i LaCOLLA, grids ad hoc i d'igual a igual com P-Grid i X-Grid d'Apple, grids oberts com els adreçats per SORMA i Grid4All i moltes altres formes de computació grid basades en l'agrupació de recursos en forma d'organitzacions virtuals és l'objectiu d'aquest treball. Aquests sistemes es caracteritzen pel propòsit dels seus participants, és a dir, dur a terme un objectiu comú fent ús de l'agregació dels seus propis recursos.
Els sistemes esmentats, contràriament als sistemes grid d'alt rendiment computacional, són oberts a nous participants, cosa que els converteix en escenaris impredictibles, dinàmics i on els recursos poden connectar-se i desconnectar-se de manera espontània. Mentre que l'aspecte crític dels grids d'altes prestacions és el rendiment computacional, en els sistemes estudiats en aquest treball l'estabilitat i la disponibilitat són els aspectes més importants.
La tesi homogeneïtza els conceptes dels paradigmes anteriors sota el nom de sistemes contributius, un nom que es fa servir al llarg de la dissertació per a referir-nos a sistemes en els quals els seus usuaris aporten els seus recursos perquè siguin usats de manera col·lectiva i així s'aconsegueixi un objectiu comú. L'expansió de recursos en els sistemes contributius és una funcionalitat necessària per a augmentar les limitades capacitats computacionals dels grups col·laboratius formats de manera ad hoc, sobretot en moments puntuals, quan els recursos necessaris són més grans que els disponibles en el grup.
Al llarg del treball es desenvolupen quatre aspectes: en primer lloc, s'identifiquen les propietats i principals aplicacions dels sistemes contributius, i també es motiva la necessitat d'infraestructures que permetin l'expansió de recursos computacionals sota demanda. Aquestes idees van en la direcció de la utility computing, emergents línies de negoci de les principals companyies de la tecnologia de la informació (IT). D'aquesta manera, la tesi proposa la provisió de recursos computacionals sota demanda a aquelles organitzacions que en necessitin, mitjançant l'agregació de recursos dels extrems d'internet, ja siguin usuaris finals de la xarxa, altres organitzacions virtuals o proveïdors de recursos.
En aquest treball, l'assignació de recursos és gestionada per models de mercat, ja que proveeixen de mecanismes eficients i simples per a gestionar l'assignació de recursos. Aquesta proposta aporta noves oportunitats als usuaris finals d'internet per a establir el seu negoci a la xarxa mitjançant la venda dels seus recursos no usats. A més, aquest treball dóna l'oportunitat a comunitats petites de créixer i aportar capacitats de supercomputació als usuaris finals d'internet.
En segon lloc, la tesi descriu semànticament els recursos computacionals per a construir una base comuna de coneixement sobre els recursos d'internet. La descripció semàntica dels recursos permet un enteniment comú de la naturalesa dels recursos i, en conseqüència, l'agrupació i agregació de diferents tipus de tecnologies mentre es manté la mateixa semàntica. Una base semàntica comuna permet que les aplicacions i els sistemes de gestió de recursos siguin independents de la naturalesa real dels recursos. En aquest treball considerem que el fet d'aïllar la gestió dels recursos de la seva naturalesa específica és un aspecte fonamental. La descripció semàntica, a més, permet el desenvolupament d'especificacions genèriques mitjançant les quals podem definir els requeriments dels usuaris en sistemes d'assignació de recursos basats en mercats computacionals.
En tercer lloc, en aquest treball es presenten arquitectures que permeten l'expansió de recursos computacionals sota demanda en sistemes contributius. Aquestes arquitectures s'han dissenyat especialment per a proveir de recursos computacionals mitjançant mercats a escenaris caracteritzats pel dinamisme, l'evolució i l'heterogeneïtat dels seus recursos. L'arquitectura aporta les principals funcionalitats orientades a l'assignació de recursos mitjançant subhastes i permet, a més, l'execució d'aquests mercats sota demanda. Finalment, es presenta un mecanisme de mercat adaptat a l'assignació de recursos computacionals. Aquesta contribució es deriva del fet que fins avui no hi ha cap mecanisme que permeti l'assignació eficient de recursos computacionals, i també perquè la seva única diferència és la unitat de temps en què s'ofereixen.
La tesi construeix un camí per a assolir l'expansió de recursos computacionals de manera flexible i descentralitzada en comunitats en què els recursos són compartits pels participants. Aquest camí es construeix mitjançant l'anàlisi dels escenaris d'aplicació, l'estudi i la definició de models semàntics que permeten la descripció dels recursos computacionals, i també proposant, d'una banda, arquitectures flexibles i configurables que permetin aconseguir l'expansió dels recursos computacionals sota demanda i, de l'altra, mecanismes de mercat adaptats a aquest escenari.