Autor: Xavier Vilajosana Guillén
Programa: Doctorado de Sociedad de la Información y el Conocimiento
Idioma: inglés
Director: Dr. Joan Manuel Marquès
Departamento / Instituto: Internet Interdisciplinary Institute (IN3)
Materias: Informática
Palabras clave: Asignación de recursos computacionales, Modelos económicos, Grid computing
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Resumen
La tesis presenta una aproximación a un conjunto de técnicas para permitir la extensión de las capacidades computacionales, bajo demanda, a comunidades formadas por usuarios de internet que quieren agregar sus recursos para conseguir una finalidad común. Este tipo de comunidades emergen como nuevas formas de organización gracias al incremento de las capacidades computacionales y el ancho de banda. La computación voluntaria como la que se da en sistemas como SETI@home, grids colaborativos como OurGrid o LaCOLLA, grids ad hoc y grids de igual a igual como P-Grid y X-Grid de Apple, grids abiertos como los dirigidos por SORMA y Grid4all y muchas otras formas de computación grid basadas en la agrupación de recursos en forma de organizaciones virtuales son el objetivo de este trabajo. Estos sistemas se caracterizan por el propósito de sus participantes, es decir, llevar a cabo un objetivo común haciendo uso de la agregación de sus propios recursos. Los sistemas nombrados, contrariamente a los sistemas grid de alto rendimiento computacional, están abiertos a nuevos participantes, lo que los convierte en escenarios impredecibles, dinámicos y donde los recursos pueden conectarse y desconectarse de forma espontánea. Mientras que el aspecto crítico de los grids de altas prestaciones es el rendimiento computacional, la estabilidad y la disponibilidad son los aspectos más importantes en los sistemas enfocados en este trabajo. La tesis homogeneiza los conceptos de los paradigmas anteriores bajo el nombre de sistemas contributivos, una denominación que se utiliza a lo largo de la disertación para referirnos a sistemas en los que sus usuarios aportan sus recursos para que estos se utilicen de forma colectiva y así se consiga un objetivo común. La expansión de recursos en los sistemas contributivos es una funcionalidad requerida para aumentar las limitadas capacidades computacionales de los grupos colaborativos formados de manera ad hoc, sobre todo en momentos puntuales, cuando los recursos necesarios son mayores que los disponibles en el grupo.
A lo largo de este trabajo se desarrollan cuatro aspectos: en primer lugar, se identifican las propiedades y aplicaciones principales de los sistemas contributivos, del mismo modo que se motiva la necesidad de infraestructuras que permitan la expansión de recursos computacionales bajo demanda. Estas ideas van en la dirección de la utility computing, líneas de negocio emergentes de las principales compañías de la tecnología de la información (IT). De esta forma, la tesis propone la provisión de recursos computacionales bajo demanda a las organizaciones que los necesiten, mediante la agregación de recursos de los extremos de internet, ya sean usuarios finales de la red, otras organizaciones virtuales o proveedores de recursos. En este trabajo, la asignación de recursos es gestionada por modelos de mercado, ya que proveen de mecanismos eficientes y simples para gestionar la asignación de recursos. Esta propuesta aporta nuevas oportunidades a los usuarios finales de internet para establecer su negocio en la red mediante la venta de sus recursos no usados. Además, este trabajo da la oportunidad a comunidades pequeñas de crecer y aportar capacidades de supercomputación a los usuarios finales de internet. En segundo lugar, la tesis describe semánticamente los recursos computacionales para construir una base común de conocimiento sobre los recursos de internet. La descripción semántica de los recursos permite un entendimiento común de la naturaleza de los recursos, lo que posibilita la agrupación y agregación de diferentes tipos de tecnologías mientras se mantiene la misma semántica. Una base semántica común permite que las aplicaciones y los sistemas de gestión de recursos sean independientes de la naturaleza real de los recursos. En este trabajo consideramos como aspecto fundamental el hecho de aislar la gestión de los recursos de su naturaleza específica. La descripción semántica permite, además, el desarrollo de especificaciones genéricas que nos permiten definir los requerimientos de los usuarios en sistemas de asignación de recursos basados en mercados computacionales. En tercer lugar, en este trabajo se presentan arquitecturas que permiten la expansión de recursos computacionales bajo demanda en sistemas contributivos. Estas arquitecturas han sido especialmente diseñadas para proveer de recursos computacionales mediante mercados a escenarios caracterizados por el dinamismo, la evolución y la heterogeneidad de sus recursos. La arquitectura aporta las principales funcionalidades orientadas a la asignación de recursos mediante subastas y permite, además, la ejecución de estos mercados bajo demanda. Finalmente, se presenta un mecanismo de mercado adaptado a la asignación de recursos computacionales. Esta contribución deriva del hecho de que no existe hasta hoy ningún mecanismo que permita la asignación eficiente de recursos computacionales y, asimismo, de que su única diferencia es la unidad de tiempo en que se ofrecen. La tesis construye un camino para alcanzar la expansión de recursos computacionales de forma flexible y descentralizada en comunidades donde los recursos son compartidos por sus participantes. Este camino se construye mediante el análisis de los escenarios de aplicación, el estudio y la definición de modelos semánticos que posibilitan la descripción de los recursos computacionales, y también proponiendo, por un lado, arquitecturas flexibles y configurables que permitan conseguir la expansión de los recursos computacionales bajo demanda y, por otro, mecanismos de mercado adaptados a este escenario.