ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ΣΤΚΑ ΔΤΑΓΓΔΛΟ Α.Μ.: «Ariadni : Επέκταση περιβάλλοντος Boinc» Δπηβιέπσλ: Γξ. Παπαδάθεο ηπιηαλφο, Αλαπιεξσηήο Καζεγεηήο

Transcript

1 Σ Δ Υ Ν Ο Λ Ο Γ Ι Κ Ο ΔΚ Π Α Ι Γ ΔΤ Σ Ι Κ Ο Ι Γ Ρ Τ Μ Α Κ Α Β Α Λ Α Υ Ο ΛΗ Σ Δ Υ Ν Ι Κ Ω Ν Δ Φ Α Ρ Μ Ο Γ Ω Ν Σ Μ Η Μ Α Β Ι Ο Μ Η Υ Α Ν Ι Κ Η Π ΛΗ Ρ Ο Φ Ο Ρ Ι Κ Η ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ «Ariadni : Επέκταση περιβάλλοντος Boinc» ΣΤΚΑ ΔΤΑΓΓΔΛΟ Α.Μ.: 1009 Δπηβιέπσλ: Γξ. Παπαδάθεο ηπιηαλφο, Αλαπιεξσηήο Καζεγεηήο

2 Ευχαριστίες Η πινπνίεζε απηήο ηεο εξγαζίαο ζα ήηαλ αλέθηθηε ρσξίο ηελ βνήζεηα θαη ηελ ζπλεξγαζία ελφο αξηζκνχ αλζξψπσλ. Αξρηθά ζα πξέπεη λα επραξηζηήζσ ηνλ θαζεγεηή Γξ. ηπιηαλφ Παπαδάθε ν νπνίνο εθηφο απφ ηελ ηδέα ηεο πηπρηαθήο πνπ πξνζέθεξε βνήζεζε ζε φια ηα ζηάδηα ηεο εξγαζίαο κε ηελ θαζνδήγεζε, ηηο ζπκβνπιέο αιιά θαη ηηο γλψζεηο ηνπ πνπ κε έβγαιαλ πάξα πνιιέο θνξέο απφ ηεξάζηηα αδηέμνδα. Πνιιέο επραξηζηίεο αλήθνπλ θαη ζηελ Ιθηγέλεηα ε νπνία κε αλέρηεθε θαζ' φιε ηελ ζπγγξαθή ηεο εξγαζίαο απηήο (αιιά θαη ζε φιε ηελ θνίηεζε κνπ ζηελ ζρνιή) ζρεδφλ αδηακαξηχξεηα βνεζψληαο κε θαη ζηεξίδνληαο κε ςπρνινγηθά. Θα ήζεια επίζεο λα επραξηζηήζσ ηνπο γνλείο κνπ γηα ηελ πνιχηηκε πιηθή, εζηθή θαη πλεπκαηηθή ζηήξημε ηνπο. Σέινο πξέπεη λα επραξηζηήζσ φινπο ηνπο αλζξψπνπο ηνπ θαηαζηήκαηνο Burnet θαη εηδηθφηεξα ηνλ ηδηνθηήηε θχξην Ισάλλε Ισαλλίδε πνπ πξνζέθεξε φινπο ηνπο ππνινγηζηέο γηα ηελ ε- θηέιεζε ησλ πεηξακάησλ θαη ηνλ Παληειή Παηζαηδή πνπ μφδεςε αηειείσηεο ψξεο καδί κνπ γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη παξακεηξνπνίεζε ηνπ απαξαίηεηνπ ινγηζκηθνχ ζε φινπο ηνπο ππνινγηζηέο.

3 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή Ππόλογορ ύνοτη Παροσσίαση τοσ B.O.I.N.C Διζαγυγή Public resource computing γενικά Ο πόλορ ηος desktop grid ζηην ζύγσπονη εποσή ύνοτη ηος B.O.I.N.C Απσιηεκηονική ηος B.O.I.N.C Βαζικέρ έννοιερ ηος μονηέλος B.O.I.N.C Ανάλςζη κομμαηιών ηος B.O.I.N.C. server Ποιερ εθαπμογέρ είναι καηάλληλερ για ηο B.O. I. N. C ARIADNI. Μία επέκταση στο B.O.I.N.C Διζαγυγή κοπόρ ανάπηςξηρ ARIADNI Σο μονηέλο MPI Σν MPI forum ηφρνη ηνπ MPI forum Θευπηηική πποζέγγιζη και ζύγκπιζη με ηο μονηέλο mpi Δπικοινυνία ζηο ARIADNI Point to point communication γεληθά Point to point communication ARIADNI style Δηζαγσγή ζην http protocol Πιενλεθηήκαηα http communication Μεηνλεθηήκαηα http communication Απσιηεκηονική ηος ARIADNI

4 Αλαγλψξηζε πξνβιεκάησλ H έλλνηα πείξακα Πξνζζήθεο θαη αιιαγέο ζην backend Πξνζζήθεο θαη αιιαγέο ζηελ βάζε δεδνκέλσλ Πξνζζήθεο θαη αιιαγέο ζηνλ client Πεξηνξηζκνί πνπ δεκηνπξγνχληαη Λεπηομέπειερ ςλοποίηζηρ server backend Γεληθά Μελχκαηα Δξγαζίεο κε ηηο Γηεξγαζίεο Δξγαζίεο κε Πεηξάκαηα Αλλαγέρ ζηην βάζη δεδομένυν Λεπηομέπειερ ςλοποίηζηρ client Γεληθά H επηθνηλσλία κε ηνλ server Εγκατάσταση B.O.I.N.C. και ARIADNI Διζαγυγή Βήμαηα εγκαηάζηαζηρ Δγκαηάζηαζη πποαπαιηούμενυν πακέηυν Πξνδηαγξαθέο πιηθνχ δηαθνκηζηή Λεπηνκέξεηεο ιεηηνπξγηθνχ ζπζηήκαηνο δηαθνκηζηή Δγθαηάζηαζε πξναπαηηνχκελνπ ινγηζκηθνχ Ρπζκίζεηο πξηλ ηελ εγθαηάζηαζε Μεηαθφξησζε πεγαίνπ θψδηθα θαη κεηαγιψηηηζε Πεξηγξαθή θαθέισλ πεγαίνπ θψδηθα Μεηαγιψηηηζε server

5 Γεκηνπξγία project skeleton Πξνζζήθε application ζην project Δγθαηάζηαζε ARIADNI Σν script update_versions Αpplication version με μόνο ένα απσείο Application version με πολλά απσεία Γεκηνπξγία πεηξάκαηνο θαη workunits Μεηαγλώηηιζη πηγαίος κώδικα client Υαξαθηεξηζηηθά client Πεξηβάιινλ αλάπηπμεο εθαξκνγψλ Μεηαθφξησζε ηνπ πεγαίνπ θψδηθα Μεηαγιψηηηζε πξφηππσλ εθαξκνγψλ κε ην Visual Studio Δγθαηάζηαζε ARIADNI Παξαηεξήζεηο γηα ηελ ρξήζε ηνπ ARIADNI Πειραματικές ευαρμογές Διζαγυγή Παπαμεηποποίηζη project Δγκαηάζηαζη client και ζύνδεζη ζηο project Ανηιμεηώπιζη λογικών πποβλημάηυν H εθαπμογή sleep Sleep 3600 δεπηεξνιέπησλ Sleep δεπηεξνιέπησλ Δπηηάρπλζε Απνηειεζκαηηθφηεηα H εθαπμογή dart pi Λνγηθή θαη θψδηθαο ηεο εθαξκνγήο... 96

6 Δπηηάρπλζε Απνηειεζκαηηθφηεηα ςμπεπάζμαηα Βιβλιογραυία και παραρτήματα Βιβλιογπαθία Παπάπηημα Α PHP code documentation C++ code documentation Παπάπηημα Β Configuration 1: Configuration 2: Configuration

7 Ε Ι Α Γ Ω Γ Η. Κεφάλαιο 1 1. Εισαγωγή Πρόλογος ηελ ζεκεξηλή επνρή ε ππνινγηζηηθή ηζρχο ησλ πξνζσπηθψλ ππνινγηζηψλ έρεη θάλεη ηεξάζηηα άικαηα θαη πξνβιήκαηα πνπ έθαλαλ κέξεο γηα λα βξεζεί ε ιχζε ηνπο κπνξνχλ λα επνιπζνχλ ζε κεξηθά δεπηεξφιεπηα.αθφκα φκσο θαη ζήκεξα ππάξρνπλ πνιιά ππνινγηζηηθά πξνβιήκαηα ηα ν- πνία απαηηνχλ ηζρχ αξθεηψλ ππνινγηζηψλ.ηελ ζεκεξηλή επνρή δελ λνείηαη επηζηεκνληθή έξεπλα ρσξίο ηελ ρξήζε θάπνηνπ ππνινγηζηή θαη ε απαίηεζε γηα πεξηζζφηεξε ππνινγηζηηθή ηζρχ είλαη έλαο απφ ηνπο ιφγνπο πνπ ν ηνκέοαο ησλ παξάιιεισλ θαη θαηαλεκεκέλσλ έρεη κεγάιε αλάπηπμε ηελ ηειεπηαία δεθαεηία. Η γλσξηκία κνπ κε ηελ πιαηθφξκα B.O.I.N.C. έγηλε πξηλ πεξίπνπ 3 ρξφληα πνπ δεκηνπξγήζα έλα πεηξακαηηθφ Project γηα θάπνηεο εθαξκνγέο.η πινπνίεζε ηεο πιαηθφξκαο αιιά θαη ε λννηξνπία ηεο ε νπνία βαζηδφηαλ εμνινθιήξνπ ζηνλ εζεινληηζκφ ήηαλ αμηνπξφζεθηε.η πινπνίεζε φκσο σο έρεη δελ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε έλαλ κεγάιν αξηζκφ απφ πξνβιήκαηα.πην ζπγθεθξηκέλα δελ κπνξεί λα ιχζεη πξνβιήκαηα ηα νπνία νη δηεξγαζίεο έρνπλ αιιεινεμαξηήζεηο κεηαμπ ηνπο. Απηφ είλαη ην πξφβιεκα ην νπνίν έρεη σο ζθνπφ λα ιχζεη ε ζπγθεθξηκέλε εξγαζία. Ο ζθνπφο ηεο είλαη λα αλαπηπρζεί κία επέθηαζε ζην ππάξρνλ πεξηβάιινλ ε νπνία δελ ζα πεηξάμεη θαλέλα απφ ηα ππάξρνληα θνκκάηηα ηνπ,ζα είλαη ζπκβαηφ κε πηζαλέο αλαβαζκίζεηο ηεο πιαηθφξκαο θαη ζα αθνινπζεί ηα programming guidelines ηα νπνία έρνπλ δνζεί απφ ηελ νκάδα αλάπηπμεο ηνπ B.O.I.N.C.Η επέθηαζε έγηλε ζην server θνκκάηη πξνζζέηνληαο θάπνηνπο πίλαθεο ζηελ ππάξρνπζα βάζε δεδνκέλσλ θαη θάπνηα αξρεία γξακκέλα ζε PHP.Γηα φιν ην κέξνο ηνπο δηαθνκηζηή αθνινπζήζεθε ην MVC pattern ην νπνίν είλαη ην ζχγρξνλν κνληέιν πινπνίεζεο δηαδηθηπαθψλ εθαξκνγψλ. Ο βαζηθφηεξνο άμνλαο ηεο αλάπηπμεο ηνπ θψδηθα ήηαλ ε αζθάιεηα θαζψο ην θνκκάηη απηφ είλαη δηαζέζηκν ζε φιν ην δηαδίθηπν. Γηα ην θνκκάηη ηνπ πειάηε(client) αλαπηχρζεθε κία επέθηαζε ζην ππάξρνλ δηαζέζηκν πξνγξακκαηηζηηθφ api έρνληαο σο ζηφρν ηελ απιφηεηα, ηελ επρξεζηία αιιά θαη ηελ δπλαηφηεηα εθηέιεζεο ηνπο θψδηθα ζε πνιιά ιεηηνπξγηθά ύνοψη ην δεχηεξν θεθάιαην γίλεηαη κηα ζπλνπηηθή παξνπζίαζε ηνπ B.O.I.N.C. μεθηλψληαο απφ ηελ η- ζηνξηθή αξρή ηνπ κε ην project SETI@home θαη ζπλερίδνληαο κε ηελ αξρηηεθηνληθή αλάιπζε φ- ισλ ησλ ηκεκάησλ ηνπ κνληέινπ. Δπηπξνζζέησο εμεγνχληαη φιεο νη έλλνηεο γηα ηελ ζσζηή θαηαλφεζε ηεο πιαηθφξκαο. ην ηξίην θεθάιαην γίλεηαη ε ζεσξεηηθή πξνζέγγηζε ηνπ πξνβιήκαηνο πνπ ππάξρεη ζην ππάξρνλ κνληέιν θαη αλαιχεηαη ε ζεσξεηηθή επίιπζε ηνπ θαζψο θαη νη πξνδηαγξαθέο πνπ απαηηνχληαη απφ - 7 -

8 Ε Ι Α Γ Ω Γ Η. απηήλ. Δπίζεο πεξηέρνληαη φια ηα πξνβιήκαηα ηα νπνία αληηκεησπίζηεθαλ θαηά ηελ δηάξθεηα απηήο θαη νη ιχζεηο απηψλ. Γίλεηαη κία ζχγθξηζε κε ην κνληέιν mpi θαη αλαθέξνληαη φιεο νη πξνζζήθεο πνπ γίλνληαη θαζψο θαη ηα πξνβιήκαηα ηα νπνία δεκηνπξγνχληαη. ην ηέηαξην θεθάιαην παξνπζηάδεηαη ε εγθαηάζηαζε φισλ ησλ απαηηνχκελσλ παθέησλ ηνπ δηαθνκηζηή βήκα πξνο βήκα. Μεηά ηελ εγθαηάζηαζε δείρλνληαη ηα αλαγθαία βήκαηα γηα ηελ δεκηνπξγία ηνπ αξρηθνχ project (skeleton project) θαη ηελ εγθαηάζηαζε ηνπ ARIADNI ζηνλ δηαθνκηζηή. Σέινο πεξηγξάθεηαη ε δηαδηθαζία κεηαθφξησζεο ηνπ πεγαίνπ θψδηθα ηνπ B.O.I.N.C.,ε πξνζζήθε ηνπο ARIADNI θαη ε κεηαγιψηηηζε ηνπ. ην πέκπην θεθάιαην παξνπζηάδνληαη ηα πεηξακαηηθά δεδνκέλα απν θάπνηεο πεηξακαηηθέο εθαξκνγέο πνπ αλαπηχρζεθαλ γηα ηελ δνθηκή ηνπ ARIADNI θαη εθηειέζηεθαλ ζε έλα πιήζνο ππνινγηζηψλ. Γίλεηαη κηα πξνζπάζεηα επεμήγεζεο ησλ απνηειεζκάησλ θαη ηπρψλ αλσκαιηψλ ζε απηά

9 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C. Κεφάλαιο 2 2. Παρουσίαση του B.O.I.N.C Εισαγωγή Σν B.O.I.N.C. (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) είλαη έλα project αλνηθηνχ θψδηθα (open source), ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη γηα «Δζεινληηθφ ππνινγηζκφ» (volunteer computing) αιιά θαη γηα ηελ δεκηνπξγία παξάιιειεο θαη θαηαλεκεκέλεο επεμεξγαζίαο βαζηζκέλεο ζε πξνζσπηθνχο ππνινγηζηέο (desktop grids). Σν B.O.I.N.C. μεθίλεζε απφ ην παλεπηζηήκην ηνπ Berkeley γηα ην project SETI@home (έλα Project, ην νπνίν επεμεξγαδφηαλ δεδνκέλα ειέγρνληαο ηελ πηζαλφηεηα χπαξμεο εμσγήηλεο δσήο) θαη εμειίρζεθε ζε έλα ελδηάκεζν ινγηζκηθφ (middleware) γηα ηελ επίιπζε δηαθφξσλ πξνβιεκάησλ πνπ απαηηνχλ κεγάιε επεμεξγαζηηθή ηζρχ. Σν B.O.I.N.C. έρεη έλα cross platform client γηα ηα γλσζηφηεξα ιεηηνπξγηθά ζπζηήκαηα (Microsoft Windows, Mac OS X Καη δηάθνξα flavors ηνπ Unix φπσο ην Linux θαη ην FreeBSD). Σν B.O.I.N.C. ζηεξίδεηαη ζηελ ινγηθή client-server θαη έηζη απαηηείηαη έλαο δηαθνκηζηήο (server), ν νπνίνο λα βξίζθεηαη ζπλερψο ζπλδεδεκέλνο ζην δηαδίθηπν γηα λα εθηειεί κηα ζεηξά απφ daemons πνπ ζα εμεηαζζνχλ αξγφηεξα ζε απηφ ην θεθάιαην. Δπίζεο πξνθαλψο απαηηείηαη θαη έλαο αξηζκφο απφ ππνινγηζηέο «πειάηεο» (clients) γηα λα κπνξνχλ λα εθηειέζνπλ ην πξφγξακκα Public resource computing γενικά Ο φξνο Public resource computing ή Volunteer computing αλαθέξεηαη νπζηαζηηθά ζε κηα ζπκθσλία ζηελ νπνία νη εζεινληέο-κέιε παξέρνπλ ππνινγηζηηθνχο πφξνπο ζε δηάθνξα projects πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηνπο πφξνπο απηνχο ζε θαηαλεκεκέλνπο ππνινγηζκνχο ή θαηαλεκεκέλε απνζήθεπζε. Οη εζεινληέο είλαη ηππηθά απινί πνιίηεο πνπ έρνπλ ζηελ θαηνρή ηνπο θάπνηνλ ππνινγηζηή κε ζχλδεζε ζην δηαδίθηπν. Οξγαληζκνί φπσο ρνιεία, Δπηρεηξήζεηο ή Παλεπηζηήκηα κπνξνχλ λα παξέρνπλ, επίζεο εζεινληηθά, ππνινγηζηηθνχο πφξνπο. Σα projects είλαη ηππηθά αθαδεκατθνχ ραξαθηήξα γηα επηζηεκνληθή έξεπλα. Τπάξρνπλ θάπνηεο πιεπξέο ηεο ζρέζεο ησλ projects κε ηνπο εζεινληέο πνπ αμίδεη λα ζεκεησζνχλ: Οη εζεινληέο είλαη νπζηαζηηθά αλψλπκνη. Παξφιν πνπ ρξεηάδεηαη λα πεξάζνπλ απφ κηα δηαδηθαζία εγγξαθήο γηα λα ζπκκεηέρνπλ ζην εθάζηνηε project, ζηελ νπνία ηνπο δεηείηαη λα παξέρνπλ ηελ δηεχζπλζε ειεθηξνληθνχ ηνπο ηαρπδξνκείνπ θαη άιιεο πιεξνθνξίεο, δελ ππάξρεη - 9 -

10 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C. θάπνηνο ηξφπνο γηα λα αληηζηνηρεζεί πξαγκαηηθά έλα κέινο-εζεινληήο κε έλα ππαξθηφ πξφζσπν. Αθξηβψο ιφγσ απηήο ηεο αλσλπκίαο, νη εζεινληέο δελ είλαη ππφινγνη πξνο ηα projects. Δάλ έλαο εζεινληήο ζπκπεξηθεξζεί κε άζρεκν ηξφπν (γηα παξάδεηγκα επηζηξέςεη επίηεδεο ιαλζαζκέλα απνηειέζκαηα γηα έλαλ ππνινγηζκφ), ην project δελ κπνξεί λα ιάβεη θάπνηα κέηξα ελαληίνλ ηνπ εζεινληή. Οη εζεινληέο ζα πξέπεη λα εκπηζηεχνληαη ην project κε δηάθνξνπο ηξφπνπο: Ο εζεινληήο ζα πξέπεη λα εκπηζηεχεηαη φηη ην project ζα παξέρεη εθαξκνγέο νη νπνίεο δελ ζα βιάςνπλ ηνλ ππνινγηζηή ηνπ θαη δελ ζα παξαβηάζνπλ ηελ ηδησηηθή ηνπ δσή. Ο εζεινληήο ζα πξέπεη λα εκπηζηεπηεί ην project ζην φηη είλαη εηιηθξηλέο ζρεηηθά κε ηνπο θαηαλεκεκέλνπο ππνινγηζκνχο πνπ γίλνληαη θαη ηνλ ηειηθφ ηνπο ζθνπφ θαζψο θαη ην πψο ζα ρξεζηκνπνηεζεί ε πλεπκαηηθή ηδηνθηεζία πνπ παξάγεηαη απφ ην project. Ο εζεινληήο πξέπεη λα εκπηζηεχεηαη φηη ην project αθνινπζεί θάπνηεο πξαθηηθέο α- ζθάιεηαο ψζηε νη δηάθνξνη θαθφβνπινη ρξήζηεο δελ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ην project ζαλ φρεκα γηα θαθφβνπιεο δξαζηεξηφηεηεο Ο ρόλος του desktop grid στην σύγχρονη εποχή ηελ ζεκεξηλή επνρή κε ηελ επξεία δηάδνζε ησλ ππνινγηζηψλ αιιά θαη ηελ αχμεζε ησλ δπλαηνηήησλ ηνπο είλαη πνιχ ζεκαληηθφ ην φηη ππάξρεη κηα πιαηθφξκα φπσο ηo B.O.I.N.C. γηα ηελ εθκεηάιιεπζε αρξεζηκνπνίεησλ πφξσλ ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ γηα εξεπλεηηθνχο ζθνπνχο. Λφγσ ηνπ ηεξάζηηνπ αξηζκνχ ησλ πξνζσπηθψλ ειεθηξνληθψλ ππνινγηζηψλ θαη ησλ παηρληδνκεραλψλ αιιά θαη ηεο γξεγνξφηαηεο εμέιημεο ησλ δπλαηνηήησλ ηνπο ε ρξήζε ηνπο ζε έλα θαηαλεκεκέλν ζχζηεκα κπνξεί λα παξέρεη ππνινγηζηηθή ηζρχ εθάκηιιε πνιιψλ supercomputer. χκθσλα κε ηηο αλαθνξέο ηνπ Anderson(2004) ε παξερφκελε ππνινγηζηηθή ηζρχο ζην project ήηαλ 70 TERAFLOPS ην 2004, 140 TERAFLOPS to 2006 θαη 730 TERAFLOPS ηνλ Απξίιην ηνπ Απηή ε ηζρχο μεπεξλάεη νπνηνλδήπνηε ππεξππνινγηζηή. Σν πιενλέθηεκα απηφ ζα ζπλερίζεη λα ηζρπξνπνηείηαη απέλαληη ζηνπο ππεξππνινγηζηέο θαζψο νη λφκνη ησλ νηθνλνκηθψλ καο ππνδεηθλχνπλ φηη νη ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο (Η/Τ γεληθνχ ζθνπνχ θαη παηρληδνκεραλέο) εμειίζζνληαη πάξα πνιχ γξήγνξα θαη θπξηαξρνχλ ζε αξηζκφ. Η ππνινγηζηηθή ηζρχ δελ κπνξεί λα αγνξαζηεί αιιά πξέπεη λα θεξδεζεί. Πνιιά project δελ είραλ ηελ νηθνλνκηθή επρέξεηα αγνξάο πνιιψλ κεραλεκάησλ θαη ζηξάθεθαλ πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηεο ρξήζεο ηεο πιαηθφξκαο ηνπ B.O.I.N.C. Η θαηάθηεζε ηεο εκπηζηνζχλεο ησλ ζπκκεηερφλησλ ζε απηά ηα project ηνπο πξνζέθεξε ηεξάζηηα ππνινγηζηηθή ηζρχ πνπ αλ πξνζθεξφηαλ απφ ππεξππνινγηζηέο ζα είρε ηεξάζηην θφζηνο

11 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C ύνοψη του B.O.I.N.C. Όπσο πεξηγξάθεη θαη ν Anderson(2003) θάζε εξεπλεηηθφ έξγν πνπ ρξεζηκνπνηεί ηελ πιαηθφξκα B.O. I. N. C γηα λα εθηειέζεη θάπνηνλ ππνινγηζκφ αλαθέξεηαη ζαλ έλα project (Anderson 2004). Καζψο ε αξρηηεθηνληθή ηνπ B.O.I.N.C είλαη client-server ππάξρεη έλα κέξνο ηνπ θάζε project ην νπνίν εδξεχεη ζε έλαλ εμππεξεηεηή θαη αληίζηνηρα έλα κέξνο εδξεχεη ζηα πξνγξάκκαηα-πειάηεο ηα νπνία εθηεινχλ νη εζεινληέο ζηνπο πξνζσπηθνχο ηνπο ππνινγηζηέο. Σν θάζε project έρεη ζαλ αλαγλσξηζηηθφ έλα θεληξηθφ URL ην νπνίν είλαη θαη o δηθηπαθφο ηφπνο ηνπ project αιιά παξέρεη θη έλα ζεκείν αλαθνξάο γηα ηνπο εμππεξεηεηέο πξνγξακκαηηζκνχ ησλ επηκέξνπο εξγαζηψλ. Οη εζεινληέο-ζπκκεηέρνληεο εγγξάθνληαη κέζσ ηνπ δηθηπαθνχ ηφπνπ απηνχ ζην project. Σν θάζε project έρεη κηα ε πνιιέο εθαξκνγέο νη νπνίεο κπνξεί λα αιιάδνπλ κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξφλνπ. Σν κέξνο ηνπ θάζε project πνπ εδξεχεη ζηνλ εμππεξεηεηή είλαη ζρεδηαζκέλν γχξσ απφ κηα ζρεζηαθή βάζε δεδνκέλσλ ζηελ νπνία απνζεθεχνληαη νη πεξηγξαθέο ησλ εθαξκνγψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη, νη πιαηθφξκεο γηα ηηο νπνίεο έρνπλ δεκηνπξγεζεί νη εθαξκνγέο, νη εθδφζεηο ησλ εθαξκνγψλ, νη κνλάδεο εξγαζίαο πνπ απνζηέιινληαη ζηνπο ζπκκεηέρνληεο, ηα απνηειέζκαηα ησλ ππνινγηζκψλ, νη ινγαξηαζκνί ησλ εζεινληψλ θαζψο θαη άιιεο πιεξνθνξίεο. Οη ππφινηπεο ιεηηνπξγίεο ελφο εμππεξεηεηή ελφο project πξαγκαηνπνηνχληαη απφ έλα ζχλνιν απφ web services θαη δηεξγαζίεο-ππεξεζίεο (ε αιιηψο «δαίκνλεο») : Η ππεξεζία πξνγξακκαηηζκνχ θαη δξνκνιφγεζεο ησλ εξγαζηψλ (Scheduling Service) εμππεξεηεί ηηο απνκαθξπζκέλεο αηηήζεηο ησλ εθαξκνγψλ απφ ηνπο ζπκκεηέρνληεο, δηακνηξάδεη κνλάδεο ππνινγηζηηθήο εξγαζίαο ζε απηέο θαη ιακβάλεη ηα ηηο αλαθνξέο ησλ απνηειεζκάησλ θάζε νινθιεξσκέλεο εξγαζίαο. Η ππεξεζία δεδνκέλσλ (Data Service) εμππεξεηεί ηελ κεηαθνξά ησλ αξρείσλ απφ ηηο εθαξκνγέο-πειάηεο πξνο ηνλ εμππεξεηεηή, ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ κεραληζκφ πηζηνπνηεηηθψλ γηα λα εμαζθαιίζεη φηη κφλν ζπγθεθξηκέλα αξρεία, κε θαζνξηζκέλα κεγέζε, κπνξνχλ λα κεηαθεξζνχλ ζηνλ εμππεξεηεηή. Η κεηαθνξά αξρείσλ απφ ηνλ εμππεξεηεηή πξνο ηηο εθαξκνγέοπειάηεο γίλεηαη ρξεζηκνπνηψληαο ην πξσηφθνιιν HTTP. Η πιαηθφξκα B.O.I.N.C.παξέρεη επίζεο εξγαιεία (εθαξκνγέο γξακκέλεο ζε Python θαζψο θαη πιαίζηα πξνγξακκαηηζκνχ C++) γηα ηελ δεκηνπξγία, ηελ εθθίλεζε θαη ηελ παχζε ελφο project θαζψο θαη γηα ηελ δηελέξγεηα εξσηήζεσλ ζρεηηθά κε ηελ θαηάζηαζε ελφο project. Άιιεο ιεηηνπξγίεο πνπ παξέρνπλ ηα εξγαιεία απηά είλαη ε πξνζζήθε ζηε βάζε δεδνκέλσλ πεξηγξαθέο γηα λέεο εθαξκνγέο, πιαηθφξκεο θαη εθδφζεηο εθαξκνγψλ. Μπνξεί επίζεο θάπνηνο λα δεκηνπξγήζεη κνλάδεο εξγαζίαο θαη λα παξαθνινπζήζεη ηελ απφδνζε ηνπ εμππεξεηεηή ηνπ project. Οη εζεινληέο κπνξνχλ λα ζπκκεηάζρνπλ ζε έλα project κε ην λα επηζθεθηνχλ ηνλ δηθηπαθφ ηφπν ηνπ project, λα ζπκπιεξψζνπλ ηελ θφξκα εγγξαθήο θαη λα θαηεβάζνπλ ην πξφγξακκα-πειάηε ηνπ B.O.I.N.C. Απηφ ην πξφγξακκα είλαη ππεχζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ εμππεξεηεηή ηνπ θάζε project

12 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C. θαζψο θαη γηα ην θαηέβαζκα θαη ηελ εθηέιεζε ησλ εθαξκνγψλ πνπ πεξηιακβάλεη ην θάζε project. Σν πξφγξακκα-πειάηεο κπνξεί λα εθηειεζηεί κε δηάθνξνπο ηξφπνπο: αλ έλα πξφγξακκα πξνθχιαμεο νζφλεο (screen saver) ην νπνίν εκθαλίδεη θάπνηα γξαθηθά πνπ νξίδνληαη απφ ηηο εθαξκνγέο ηνπ project. αλ έλα πξφγξακκα-ππεξεζία ζηα ιεηηνπξγηθά ζπζηήκαηα Windows (Windows service), νπφηε θαη εθηειείηαη αθφκα θαη εάλ δελ ρξεζηκνπνηεί θάπνηνο ρξήζηεο ην ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα. αλ κηα απιή εθαξκνγή ε νπνία εκθαλίδεη ηελ θαηάζηαζε ησλ δηάθνξσλ project πνπ ζπκκεηέρεη ν εζεινληήο, ηελ ζπλνιηθή εξγαζία πνπ έρεη επηηειεζηεί, ηελ αληαιιαγή αξρείσλ, ηελ ρξήζε ηνπ ηνπηθνχ ζθιεξνχ δίζθνπ απφ ηα projects θ. α. αλ έλα πξφγξακκα πνπ εθηειείηαη απφ ηελ γξακκή εληνιψλ ζηα UNIX ζπζηήκαηα θαη κπνξεί λα εθηειεζηεί κέζσ ηεο ππεξεζίαο cron ή κέζσ θάπνηνπ script εθθίλεζεο Αρχιτεκτονική του B.O.I.N.C. Σα ζπζηαηηθά κέξε ελφο project θαίλνληαη ζηελ εηθφλα παξαθάησ (Δηθφλα 2.1). Σα κέξε ηα νπνία θαίλνληαη κε κπιε ρξψκα είλαη ηα κέξε ηα νπνία δίλνληαη έηνηκα ζαλ κέξνο ηεο πιαηθφξκαο B.O.I.N.C. Σα κέξε ηα νπνία θαίλνληαη κε ξνδ ρξψκα είλαη απηά πνπ δεκηνπξγνχληαη απφ ηελ αξρή κε θάζε project

13 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I.N. C. Δηθφλα 2-1 Αξρηηεθηνληθή δνκή B.O.I.N.C. Σν κέξνο ελφο project ην νπνίν εδξεχεη ζηνλ εμππεξεηεηή (ή εμππεξεηεηέο) απνηειείηαη απφ δχν κέξε: Σν «back end» κέξνο ηνπ project, απηφ δειαδή πνπ είλαη ππεχζπλν γηα λα πξνκεζεχεη ηηο ππφινηπεο ππεξεζίεο κε εθαξκνγέο θαη κνλάδεο εξγαζίαο θαζψο θαη γηα λα επεμεξγάδεηαη ηα απνηειέζκαηα ησλ ππνινγηζκψλ. Σν ζχκπιεγκα ππεξεζηψλ ηνπ B. O. I. N. C.(B. O. I. N. C.server complex) ην νπνίν δηαρεηξίδεηαη ηελ δηαλνκή θαη ζπιινγή ησλ δεδνκέλσλ. Σα ζπζηαηηθά ηνπ κέξε είλαη: Έλαο ή παξαπάλσ εμππεξεηεηέο πξνγξακκαηηζκνχ θαη δξνκνιφγεζεο εξγαζηψλ (Scheduling Servers) πνπ επηθνηλσλνχλ κε ηνπο ππνινγηζηέο πνπ παξέρνπλ νη ζπκκεηέρνληεο. Μηα ζρεζηαθή βάζε δεδνκέλσλ ζηελ νπνία απνζεθεχνληαη πιεξνθνξίεο ζρεηηθά κε ηηο επηκέξνπο εξγαζίεο, ηα απνηειέζκαηα θαη ηνπο ζπκκεηέρνληεο. Δθαξκνγέο θαη βηβιηνζήθεο πνπ επηηξέπνπλ ζην back end κέξνο ηνπ project λα αιιειεπηδξά κε ην ζχκπιεγκα ππεξεζηψλ

14 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C. Γηεπαθέο ηζηνζειίδαο γηα ηνπο ζπκκεηέρνληεο θαζψο θαη γηα ηνπο αλζξψπνπο πνπ αλαπηχζζνπλ ην project. Δμππεξεηεηέο δεδνκέλσλ (Data servers) πνπ δηαλέκνπλ ηα αξρεία εηζφδνπ θαη ζπιιέγνπλ ηα αξρεία εμφδνπ. Απηνί είλαη εμππεξεηεηέο apache νη νπνίνη έρνπλ ηελ δπλαηφηεηα λα εθηεινχλ εθαξκνγέο CGI πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηελ HTTP εληνιή POST. Κάζε έλα απφ απηά ηα ζπζηαηηθά κπνξεί λα είλαη ζε μερσξηζηφ θπζηθφ κεράλεκα ε αθφκα θαη ζε 2 ε 3 θπζηθά κεραλήκαηα πινπνηψληαο θάπνηνπ είδνπο cluster. Γηα κηθξά πεηξακαηηθά project ζπλεζίδεηαη λα βξίζθνληαη φια ζε έλα εμππεξεηεηή Βασικές έννοιες του μοντέλου B.O.I.N.C. Project To project είλαη o βαζηθφο δηαρσξηζκφο κεηαμχ δηαθφξσλ εθαξκνγψλ πνπ κπνξεί λα εθηεινχληαη ζε έλα client. Κάζε Project έρεη δηθέο ηνπ εθαξκνγέο, βάζε δεδνκέλσλ, ηζηνζειίδα θαη νξίδεηαη κνλνζήκαληα απφ ην master url ηνπ ην νπνίν είλαη ην url ηεο ηζηνζειίδαο ηνπ. Πνιιά Projects κπνξνχλ λα ζπλππάξρνπλ ζε έλα server. ην επίπεδν ηεο πινπνίεζεο ην Project πεξηέρεη: Έλα θάθειν ζην νπνίνλ βξίζθνληαη φια ηα ζρεηηθά αξρεία κε ην project Μία βάζε δεδνκέλσλ Mysql. Δπίζεο έλα project πεξηιακβάλεη φιεο ηηο αθφινπζεο έλλνηεο. Application Έλα application κπνξεί λα πεξηέρεη πνιιά programs θαη κηα πιεηάδα απφ workunits θαη results. Έλα project κπνξεί λα έρεη πνιιά applications. Platform Έλα Platform είλαη ζπλήζσο έλαο ζπλδπαζκφο ιεηηνπξγηθνχ θαη κηαο αξρηηεθηνληθήο CPU (32bit ε 64 bit) ε GPU. Σν B.O.I.N.C. πξνζθέξεη έλαλ αξηζκφ απφ platforms Application versions Κάζε application κπνξεί λα πεξάζεη απφ έλαλ αξηζκφ εθδφζεσλ. Κάζε έθδνζε γηα θάζε platform απνηειεί έλα μερσξηζηφ application version. Workunit

15 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C. Έλα workunit είλαη έλαο ππνινγηζκφο πνπ πξέπεη λα γίλεη. Μπνξεί λα πεξηιακβάλεη έλα αξηζκφ απφ αξρεία εηζφδνπ ή/θαη αξρεία εμφδνπ. Έρεη δηάθνξεο ηδηφηεηεο φπσο ηελ απαηηνχκελε ππνινγηζηηθή ηζρχ αιιά θαη ρξνληθή δηνξία εθηέιεζεο. Result Έλα result πεξηγξάθεη κία εθηέιεζε ελφο ππνινγηζκνχ, ε νπνία κπνξεί λα κελ έρεη μεθηλήζεη λα εθηειείηαη ή λα έρεη ηειεηψζεη. Κάζε result είλαη ζπλδεδεκέλν κε έλα workunit. Account Κάζε ρξήζηεο έρεη έλα account ην νπνίν είλαη ζπλδεδεκέλν κε έλα θαη έλα password. Κάζε ρξήζηεο έρεη credits αλάινγα κε ηνλ αξηζκφ ησλ επηηπρεκέλσλ results. Clients Σν κφλν πξφγξακκα ην νπνίν πξέπεη λα θαηεβάζνπκε θαη λα εγθαηαζηήζνπκε ζε θάζε θφκβν ηνπ grid είλαη ν B.O.I.N.C. client. Μεηά απφ απηήλ ηελ εγθαηάζηαζε ην θαηέβαζκα θαη ε εθηέιεζε ησλ πξνγξακκάησλ ζρεηηθψλ κε ην project γίλνληαη απφ ην B.O.I.N.C. client Ανάλυση κομματιών του B.O.I.N.C. server Αθνχ αθνινπζείηαη ε αξρηηεθηνληθή client/server ε επηθνηλσλία φισλ ησλ clients είλαη centralized κε επίθεληξν ηνλ server. Έλα κεγάιν κέξνο ησλ εξγαζηψλ ηνπ B.O.I.N.C. γίλεηαη ζηνλ server. Ο server κπνξεί λα εθηειείηαη ζε πεξηζζφηεξα ηνπ ελφο κεραλήκαηα γηα λα κπνξεί λα αληαπνθξηζεί ζηηο απαηηήζεηο νπνηνπδήπνηε project φζν κεγάιν θαη αλ είλαη. Ο server εθηειείηαη ζε ιεηηνπξγηθφ linux θαη ρξεζηκνπνηεί Apache web server, PHP θαη Mysql γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνπο clients. Οη ππνινγηζκνί εθηεινχληαη ζηνπο clients θαη ηα απνηειέζκαηα ζηέιλνληαη ζηνλ server φπνπ θαη ειέγρνληαη θαη επηθπξψλνληαη. Ο server απνηειείηαη απφ 2 CGI scripts θαη 5 daemons γξακκέλνπο ζε C++. Scheduler Έλα CGI script ην νπνίν εμππεξεηεί φιεο ηηο απνκαθξπζκέλεο αηηήζεηο ησλ clients,δηακνηξάδεη ηα workunits θαη ιακβάλεη ηηο αλαθνξέο ησλ απνηειεζκάησλ θάζε εξγαζίαο. Feeder

16 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C. Ο scheduler δελ κπνξεί λα πάξεη ηα workunits θαηεπζείαλ απφ ηελ database γηα ιφγνπο αζθαιείαο. Απηήλ ηελ εξγαζία ηελ έρεη επσκηζηεί ν feeder. Ο feeder δηαβάδεη απφ ηελ βάζε δεδνκέλσλ θαη ηνπνζεηεί ζε έλα block shared memory ην νπνίν δηαβάδεη ν scheduler. Validator O validator είλαη έλαο daemon ν νπνίνο ζπγθξίλεη ηα απνηειέζκαηα ελφο workunit γηα λα ηα επηθπξψζεη. Ο Validator κπνξεί λα θάλεη κηα απιή ζχγθξηζε κεηαμχ απνηειεζκάησλ ή λα ηξέρεη custom code γηα λα θάλεη θάπνηνλ πην εμεηδηθεπκέλν έιεγρν. Assimilator O assimilator είλαη έλαο daemon o νπνίνο θάλεη ηηο εξγαζίεο πνπ απαηηνχληαη κεηά ηελ επηθχξσζε ησλ result θαη είλαη αλάινγα κε ην Project (π. ρ. θάπνην project ζα ζέιεη λα απνζεθεχζεη ηα απνηειέζκαηα ζε θάπνηα βάζε δεδνκέλσλ. ) File deleter Daemon, ν νπνίνο δηαγξάθεη φια ηα αξρεία ηα νπνία έρνπλ επεμεξγαζηεί θαη δελ ρξεηάδνληαη. Transitioner Daemon ν νπνίνο αιιάδεη ηελ θαηάζηαζε ησλ workunits θαη δεκηνχξγεη θελά results ζε θαηλνχξγηα workunits 2.8. Ποιες εφαρμογές είναι κατάλληλες για το B.O. I. N. C. Η πιαηθφξκα B. O. I. N. C.είλαη ζρεδηαζκέλε γηα λα ππνζηεξίδεη εθαξκνγέο νη νπνίεο έρνπλ είηε πςειέο απαηηήζεηο ζε επεμεξγαζηηθή ηζρχ είηε πςειέο απαηηήζεηο ζε απνζεθεπηηθφ ρψξν ή θαη ηα δχν. Έλα project ελ δπλάκεη κπνξεί λα ιάβεη πνιιά TeraFLOPS ππνινγηζηηθήο ηζρχνο θαη πνιιά TeraBytes απνζεθεπηηθνχ ρψξνπ. Παξφια απηά, επεηδή νη πφξνη ζε έλα B. O. I. N. C.project είλαη εζεινληηθνί (θαη σο εθ ηνχηνπ αλαμηφπηζηνη θαη ζπνξαδηθά ζπλδεφκελνη), κηα εθαξκνγή ζα πξέπεη λα έρεη θάπνηεο ηδηφηεηεο γηα λα ρξεζηκνπνηήζεη απνηειεζκαηηθά ηελ πιαηθφξκα: Ανεξάπηηηορ παπαλληλιζμόρ ηυν επγαζιών: Η εθαξκνγή ζα πξέπεη είλαη δηαηξέζηκε ζε αλεμάξηεηα κεηαμχ ηνπο ηκήκαηα. Μικπή αναλογία δεδομένυν ππορ επεξεπγαζηική ιζσύ: Σα δεδνκέλα εηζφδνπ θαη εμφδνπ κηαο εθαξκνγήο ζηέιλνληαη κέζσ δηθηπαθψλ ζπλδέζεσλ, νη νπνίεο θνζηίδνπλ (εηδηθά ζηνπο ζπκκεηέρνληεο) θαη πνιιέο θνξέο είλαη αξγέο. αλ πξαθηηθφο θαλφλαο εάλ κηα εθαξκνγή παξάγεη ή ρξεζηκνπνηεί πεξηζζφηεξα απφ έλα gigabyte δεδνκέλσλ γηα θάζε κέξα επεμεξγαζηη

17 Π Α Ρ Ο Τ Ι Α Η Σ Ο Τ B. O. I. N. C. θνχ ρξφλνπ, ηφηε ίζσο λα είλαη πην θζελή ιχζε ε ρξήζε κηαο ζπζηνηρίαο ππνινγηζηψλ γηα ηελ επίιπζε ηνπ πξνβιήκαηνο. Ανοσή ζε ζθάλμαηα (fault tolerance): Έλα απνηέιεζκα ην νπνίν επηζηξέθεηαη απφ έλαλ ππνινγηζηή, ν νπνίνο αλήθεη ζε θάπνηνλ απφ ην επξχ θνηλφ δελ κπνξεί λα ζεσξεζεί εθ πξννηκίνπ φηη είλαη ζσζηφ. Σν B. O. I. N. C.ρξεζηκνπνηεί ηερληθέο, δηαζηαχξσζεο ησλ απνηειεζκάησλ, δεηψληαο απφ πνιινχο ππνινγηζηέο έλα απνηέιεζκα γηα ηνλ ίδην ππνινγηζκφ πεξηνξίδνληαο ηελ πηζαλφηεηα ιάζνπο κε ζχγθξηζε ησλ απνηειεζκάησλ. Παξφια απηά ε πηζαλφηεηα απηή δελ κπνξεί λα θηάζεη ζην κεδέλ. Δάλ ε εθαξκνγή πνπ ζέιεη λα ηξέμεη θάπνηνο βαζίδεηαη ζε 100% απαίηεζε νξζφηεηαο, ηφηε απηφ κπνξεί λα απνηειέζεη πξφβιεκα

18 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. Κεφάλαιο 3 3. ARIADNI. Μία επέκταση στο B.O.I.N.C Εισαγωγή ην πξνεγνχκελν θεθάιαην θαιχθζεθε ζπλνπηηθά ην κνληέιν ηνπ B.O.I.N.C. θαη έγηλε κηα ζχληνκε αλάιπζε ησλ ζεκαληηθφηεξσλ ηκεκάησλ ηνπ κνληέινπ. Δπίζεο, εληνπίζηεθαλ ηα ζεσξεηηθά κεηνλεθηήκαηα ηνπ κνληέινπ αιιά θαη δηάθνξεο εθαξκνγέο, νη νπνίεο δελ είλαη δπλαηφ λα επηιπζνχλ απφ ην B.O.I.N.C.. Η αλάπηπμε ηνπ ARIADNI έρεη σο ζθνπφ ηελ επέθηαζε ηνπ κνληέινπ ηνπ B.O.I.N.C. νχησο ψζηε λα δψζεη ηελ δπλαηφηεηα λα κπνξνχλ λα επηιπζνχλ πξνβιήκαηα ησλ νπνίσλ νη εξγαζίεο απαηηείηαη λα είλαη αιιεινεμαξηψκελεο ρξεζηκνπνηψληαο φκσο φιεο ηηο επθνιίεο ηηο νπνίεο δίλεη ην B.O.I.N.C. ζαλ πιαηθφξκα κοπός ανάπτυξης ARIADNI Σα θέξδε απφ κηα επέθηαζε ζην ππάξρνλ κνληέιν είλαη πνιιαπιά. Η ρξήζε ηεο πιαηθφξκαο ηνπ B.O.I.N.C. είλαη εχθνιε θαη δελ απαηηεί ηνπο ππνινγηζηέο λα εθηεινχλ κφλν απηφ κηαο θαη κπνξεί λα ξπζκηζηεί ψζηε λα ρξεζηκνπνηεί κφλν ηνπο ειεπζέξνπο πφξνπο ε αθφκα θαη έλα ζπγθεθξηκέλν αξηζκφ πφξσλ (πνζνζηφ ρξήζεο ηεο CPU, αξηζκφο gbyte κλήκεο θ. α. ). Σα πιενλεθηήκαηα απηά αιιά θαη ν εχθνινο ηξφπνο εγθαηάζηαζεο ηνπ ζε νπνηνδήπνηε ζχζηεκα ην θάλνπλ, ηεξνπκέλσλ ησλ αλαινγηψλ, έλα πνιχ εχρξεζην θαη απνηειεζκαηηθφ ζχζηεκα γηα ηελ αλάπηπμε παλεπηζηεκηαθψλ ππεξππνινγηζηψλ (Virtual Campus Supercomputer) grid. Η κε ηθαλφηεηα φκσο ιχζεο πξνβιεκάησλ πνπ απαηηνχλ ηελ αιιειεμάξηεζε ησλ επηκέξνπο δηεξγαζηψλ ηνπ πξνβιήκαηνο απνηειεί ζεκαληηθφ κεηνλέθηεκα. Έρνληαο απηφ ηνλ πεξηνξηζκφ ν αξηζκφο ησλ πξνβιεκάησλ πνπ δελ κπνξεί λα εθαξκνζηεί ην B.O.I.N.C. είλαη κεγάινο. Η αιιειεμάξηεζε ησλ δηεξγαζηψλ απαηηεί απφ απηέο λα έρνπλ πιεξνθνξίεο πνπ δελ είλαη δπλαηφλ λα απνθηεζνχλ ζην ππάξρνλ κνληέιν. Η επίιπζε πξνβιεκάησλ πνπ νη εξγαζίεο ηνπο είλαη αιιεινεμαξηψκελεο δελ είλαη εχθνια

19 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. εθηθηή ζην B.O.I.N.C. γηαηί ε θάζε εξγαζία ηξέρεη ζε έλαλ ηπραίν ππνινγηζηή ρσξίο λα έρεη θακία πιεξνθνξία γηα νπνηαδήπνηε άιιε εξγαζία ή ηξφπν επηθνηλσλίαο κε απηήλ. Ο ζθνπφο είλαη λα δνζεί ζηελ πιαηθφξκα ηνπ B.O.I.N.C. ε δπλαηφηεηα λα επηιχζεη πξνβιήκαηα κε αιιειεμαξηήζεηο πινπνηψληαο ηηο πεξηζζφηεξεο απφ ηηο ιεηηνπξγίεο ελφο κνληέινπ πνπ έρεη α- λαπηπρζεί γηα απηφ ην ιφγν: ηνπ κνληέινπ MPI Σο μοντέλο MPI Σο MPI forum To κνληέιν παξάιιειεο επεμεξγαζίαο, κε ηελ αληαιιαγή κελπκάησλ (message passing interface) ππήξρε ζαλ «ηδέα» απφ ηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 90 ρσξίο ηελ χπαξμε φκσο ελφο ζηάληαξλη ζην πέξαζκα κελπκάησλ, ε δσή ησλ πξνγξακκαηηζηψλ γηλφηαλ πνιχ δχζθνιε. Οη πξνηάζεηο θαη νη πινπνηήζεηο ήηαλ πάξα πνιιέο θαη πνιχ δηαθνξεηηθέο κεηαμχ ηνπο κε απνηέιεζκα ε κεηαθνξά ελφο παξάιιεινπ πξνγξάκκαηνο απφ κηα πιαηθφξκα ζε άιιε λα είλαη απφ πνιχ δχζθνιε έσο αδχλαηε! Η κφλε ιχζε έκνηαδε λα είλαη ν νξηζκφο ελφο ζηάληαξλη φζνλ αθνξά ην πέξαζκα κελπκάησλ. Έηζη νη ρξήζηεο ( ζηνλ φξν ρξήζηεο ζπκπεξηιακβάλνληαη θαη νη πξνγξακκαηηζηέο θαη πξνκεζεπηέο παξάιιεισλ βηβιηνζεθψλ ή/θαη hardware ) απνθάζηζαλ λα δηεπζεηήζνπλ ην πξφβιεκα. Μηα ζεηξά απφ ζπγθεληξψζεηο θαη ζπδεηήζεηο νδήγεζαλ ζηα ηέιε ηνπ 1992 ζηελ δεκηνπξγία κηαο επηηξνπήο (MPI Forum) πνπ ζαλ ζθνπφ ζα είρε ηνλ νξηζκφ ελφο πξνηχπνπ. ηελ φιε πξνζπάζεηα ζπκκεηείραλ πεξηζζφηεξνη απφ 60 άλζξσπνη απφ πεξηζζφηεξνπο απφ 40 νξγαληζκνχο. Μεηαμχ απηψλ νη πεξηζζφηεξνη πξνκεζεπηέο παξάιιεινπ hardware, πνιινί εξεπλεηέο απφ παλεπηζηήκηα θαζψο θαη πνιινί εθπξφζσπνη ηεο βηνκεραλίαο. Δθηφο ησλ αλά 6 εβδνκάδσλ ηαθηηθψλ ζπλαληήζεσλ ππήξρε θαη ε ζπλερήο ειεθηξνληθή επηθνηλσλία, ζηελ νπνία κπνξνχζαλ λα ζπκκεηέρνπλ φια ηα κέιε ηεο High perfomance computing society. ηνλ ζρεδηαζκφ ηνπ πξνηχπνπ ε θηινζνθία ήηαλ φρη λα επηιερζεί έλα απφ ηα ππάξρνληα ζπζηήκαηα αληαιιαγήο κελπκάησλ θαη λα θαζηεξσζεί - κε θάπνηεο βειηηψζεηο - σο πξφηππν, αιιά ε εμαγσγή ησλ θπξηνηέξσλ ραξαθηεξηζηηθψλ θαη πιενλεθηεκάησλ ελφο αξηζκνχ δηαθνξεηηθψλ ζπζηεκάησλ θαη ε ρξεζηκνπνίεζε ηνπο γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ πξνηχπνπ. Σν εγρείξεκα νινθιεξψζεθε ηνλ Μάην ηνπ Παξφια απηά, ζηελ πξνζπάζεηα λα δεκηνπξγεζεί ην πξφηππν κέζα ζε κηθξφ ρξνληθφ δηάζηεκα έλαο ρξφλνο ήηαλ ε αξρηθή απαίηεζε, νη δηεπζεηήζεηο πνιιψλ ζεκάησλ κεηαηνπίζηεθαλ γηα αξγφηεξα θαη ην forum αζρνιήζεθε θπξίσο κε ηελ δεκηνπξγία ελφο ζπκπαγνχο ππξήλα έηνηκνπ πξνο ρξήζε πνπ πεξηειάκβαλε θπξίσο ηηο ξνπηίλεο γηα point to point επηθνηλσλία. Σν forum επέθηεηλε ην πξφηππν λα ζπκπεξηιακβάλεη θαη άιιεο ιεηηνπξγίεο θαηά ηελ πεξίνδν φπσο δηαρείξηζε ηεο κλήκεο, παξάιιειε είζνδνο / έμνδνο θαη άιια

20 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C τόχοι του MPI forum. Ο θχξηνο ζηφρνο ηνπ φινπ εγρεηξήκαηνο ήηαλ ε ηξηάδα απφδνζε, κεηαθεξζηκφηεηα θαη ιεηηνπξγηθφηεηα, ρσξίο φκσο γηα ράξε ηνπ ελφο λα ππνλνκεχεηαη θάπνην απφ ηα άιια ραξαθηεξηζηηθά πρ. λα κελ κεηψλεηαη ε ιεηηνπξγηθφηεηα γηα ράξε απμεκέλεο απφδνζεο ή ην αληίζεην πξάγκα πνπ έθαλε ηελ φιε δηαδηθαζία εηζήγεζεο ελφο πξνηχπνπ πνιχ δχζθνιε. Πην εηδηθά, νη ζηφρνη ηνπ MPI, φπσο απηνί παξαηίζεληαη ζην MPI forum documentation είλαη νη εμήο : Η χπαξμε απνδνηηθήο επηθνηλσλίαο κε ηελ απνθπγή memory to memory αληηγξαθήο δεδνκέλσλ θαη ηελ δπλαηφηεηα επηθάιπςεο επηθνηλσλίαο θαη επεμεξγαζίαο. Γπλαηφηεηα ρξήζεο ησλ εθαξκνγψλ βαζηζκέλεο ζην πξφηππν, ζε εηεξνγελή πεξηβάιινληα. Η ππνζηήξημε απφ ην interface ησλ C θαη Fortran 77. Η χπαξμε αμηφπηζηνπ επηθνηλσληαθνχ interface : ν ρξήζηεο δελ ρξεηάδεηαη λα αληηκεησπίδεη πηζαλέο απνηπρίεο ζηελ επηθνηλσλία θαζψο απηέο ζα αληηκεησπίδνληαη απφ ην ππνζχζηεκα επηθνηλσλίαο ηνπ πξνηχπνπ. Ο νξηζκφο ελφο interface πνπ δελ ζα δηαθέξεη πνιχ απφ ηα ππάξρνληα ζπζηήκαηα αιιά ηαπηφρξνλα ζα πξνζζέηεη θαη κεγαιχηεξε ειαζηηθφηεηα θαη δπλαηφηεηεο. Ο νξηζκφο ελφο interface πνπ ζα κπνξεί λα πινπνηεζεί ζε δηαθνξεηηθέο πιαηθφξκεο ρσξίο ζεκαληηθέο αιιαγέο ζηα ινγηζκηθφ ζπζηήκαηνο θαη επηθνηλσλίαο. Η ζεκαζηνινγία ηνπ interface ζα είλαη αλεμάξηεηε γισζζψλ πξνγξακκαηηζκνχ. To interface πξέπεη λα ζρεδηαζηεί έηζη ψζηε λα είλαη αζθαιέο ζε επίπεδν threads Θεωρητική προσέγγιση και σύγκριση με το μοντέλο mpi. To πεξηβάιινλ B.O.I.N.C. έρεη ήδε θάπνηνπο απφ ηνπο ζηφρνπο πνπ έρεη ζέζεη ην MPI forum θαιιπκέλνπο. Κάπνηνη άιινη θξίζεθαλ (ε ππνζηήξημε Fortran) ρσξίο ιφγν πινπνίεζεο γηα ηνλ ζθνπφ απηήο ηεο εξγαζίαο. Έηζη γηα επθνιία κπνξνχκε λα νξίζνπκε ην ειάρηζην κνληέιν MPI σο ην κνληέιν θαηά ην νπνίν ε θάζε δηεξγαζία έρεηο ηηο αθφινπζεο δπλαηφηεηεο: Γπλαηφηεηα εχξεζεο id ηεο εξγαζίαο. Αλά πάζα ζηηγκή ε θάζε εξγαζία ζα πξέπεη λα μέξεη ην id ηεο πνπ ηελ αλαγλσξίδεη κνλαδηθά κέζα ζην πείξακα. Γπλαηφηεηα εχξεζεο πιήζνπο εξγαζηψλ ζην πείξακα. Η θάζε εξγαζία ζα πξέπεη λα μέξεη ην αξηζκφ ησλ εξγαζηψλ πνπ απνηεινχλ ην πείξακα ζην νπνίν ζπκκεηέρεη

21 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. Γπλαηφηεηα απνζηνιήο κελχκαηνο (επηθνηλσλίαο) ζε νπνηαδήπνηε εξγαζία. Κάζε εξγαζία ζα πξέπεη λα κπνξεί λα απνζηείιεη έλα κήλπκα ζε νπνηαδήπνηε εξγαζία. Γπλαηφηεηα ιήςεο κελχκαηνο. Κάζε εξγαζία ζα πξέπεη λα κπνξεί λα ιάβεη ηα κελχκαηα πνπ ηεο έζηεηιε θάπνηα άιιε εξγαζία. Οη ζπγθεθξηκέλεο δπλαηφηεηεο καο δίλνπλ ην ειάρηζην δπλαηφ framework ην νπνίν λα είλαη ζπκβαηφ κε ην κνληέιν MPI Επικοινωνία στο ARIADNI Point to point communication γενικά. Η πην βαζηθή κνξθή επηθνηλσλίαο ζην πξφηππν καο θαη θπζηθά ζε θάζε ζρεηηθφ πξφηππν αληαιιαγήο κελπκάησλ θαη ηα ζεκέιηα πάλσ ζηα νπνία ρηίδεηαη, είλαη ε επηθνηλσλία κεηαμχ δχν ζεκείσλ δηεξγαζηψλ πνπ ιέγεηαη point-to-point επηθνηλσλία. Η point-to-point επηθνηλσλία νπζηαζηηθά είλαη ε αληηγξαθή ελφο θνκκαηηνχ δεδνκέλσλ απν ηνλ ρψξν δηεπζχλζεσλ κηαο δηεξγαζίαο ζηνλ ρψξν δηεπζχλζεσλ κηαο άιιεο. Η επηθνηλσλία απηή είλαη κε ηελ κνξθή ζπλεξγαζίαο θαη πξέπεη θαη νη δχν ζπκβαιιφκελεο δηεξγαζίεο λα ζπκκεηάζρνπλ. Η δηεξγαζία πνπ επηζπκεί λα ζηείιεη δεδνκέλα ζηελ άιιε, θαιεί ηελ ξνπηίλα απνζηνιήο δεδνκέλσλ send, ελψ ε δηεξγαζία πνπ ζα δερηεί ηα δεδνκέλα θαιεί ηελ αληίζηνηρε receive. Απν ηελ πιεπξά ηεο δηεξγαζίαο πνπ ζηέιλεη ηα δεδνκέλα, ηα ειάρηζηα ζπζηαηηθά πνπ πξέπεη λα πξνζδηνξηζηνχλ ( φπσο εμάιινπ θαη ζε θάζε δηκεξή επηθνηλσλία ) είλαη ην ηη ζα ζηαιεί θαη ην πνχ ζα ζηαιεί. Όζνλ αθνξά ην ηη ζα ζηαιεί, απηφ θαζνξίδεηαη ηνπιάρηζηνλ απν ην δεχγνο αξρηθή δηεχζπλζε δεδνκέλσλ κέγεζνο δεδνκέλσλ. Η αξρηθή δηεχζπλζε είλαη θπζηθά έλαο δείθηεο ζηελ δνκή πνπ πεξηέρεη ηα πξνο απνζηνιή δεδνκέλα, είηε απηή είλαη κηα απιή κεηαβιεηή, είηε είλαη έλαο πίλαθαο είηε κηα πην ζχλζεηε δνκή. Γηα ην ζέκα ηνπ πνχ ζα ζηαινχλ ηα δεδνκέλα, ρξεζηκνπνηείηαη έλαο αθέξαηνο αξηζκφο πνπ δειψλεη ηνλ βαζκφ ηεο δηεξγαζίαο πνπ ζέινπκε λα ηα παξαιάβεη. Πεξλψληαο ηψξα ζηελ πιεπξά ηεο δηεξγαζίαο γηα ηελ νπνία πξννξίδνληαη ηα δεδνκέλα, απηή πξέπεη λα νξίζεη κηα πεξηνρή ζηελ κλήκε ζηελ νπνία ζα γίλεη ε κεηαθνξά, θαζψο φκσο θαη κηα κεηαβιεηή πνπ ζα πεξηέρεη ηνλ βαζκφ ηεο δηεξγαζίαο πνπ έζηεηιε ηα δεδνκέλα. πλήζσο, εθηφο ησλ δχν παξαπάλσ, νξίδεηαη θαη έλα κέγηζην κέγεζνο δεδνκέλσλ πνπ κπνξεί λα παξαιεθζεί, επηηξέπνληαο φκσο θαη κηθξφηεξα παθέηα δεδνκέλσλ λα θηάζνπλ. Δπνκέλσο ρξεηάδεηαη θαη άιιε κηα κεηαβιεηή πνπ λα δέρεηαη ην ηειηθφ κέγεζνο ηνπ παθέηνπ πνπ παξαιήθζεθε. Έλα άιιν πνιχ ζεκαληηθφ ζέκα ζηελ point-to-point επηθνηλσλία είλαη ε αλαγλψξηζε ησλ παθέησλ πνπ κεηαδίδνληαη. Γηα παξάδεηγκα κπνξεί ηαπηφρξνλα δχν ή πεξηζζφηεξεο δηεξγαζίεο λα ζηείινπλ δεδνκέλα ζε κηα ζπγθεθξηκέλε δηεξγαζία. Η ηειεπηαία ζα πξέπεη λα έρεη έλα ηξφπν γηα λα μερσξίδεη ηα παθέηα δεδνκέλσλ πνπ παξαιακβάλεη θαζψο θαη ηελ δηεξγαζία

22 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. πνπ ηα έζηεηιε έηζη ψζηε λα ππάξρεη έιεγρνο ζηελ δηαδηθαζία ιήςεο κελπκάησλ. Η αλαγλψξηζε απηή ησλ κελπκάησλ γίλεηαη κε δηπιφ ηξφπν : ην θάζε κήλπκα ζπκπεξηιακβάλεη θαη έλαλ αλαγλσξηζηηθφ αξηζκφ πνπ θαιείηε tag θαη ζηηο ξνπηίλα receive πξνζδηνξίδεηαη ν βαζκφο ηεο δηεξγαζίαο πνπ έζηεηιε ηα δεδνκέλα. Έηζη, εάλ γηα παξάδεηγκα δχν δηεξγαζίεο ζηείινπλ ηαπηφρξνλα παθέηα δεδνκέλσλ ζηελ ίδηα δηεξγαζία, ε ηειεπηαία ζα κπνξεί λα μερσξίζεη ηα παθέηα θαη λα ειέγμεη ηελ παξαιαβή ηνπο ρσξίο ιάζε. Ο κεραληζκφο ησλ tags έρεη ρξεζηκνπνηεζεί απν φια ζρεδφλ ηα ζπζηήκαηα αληαιιαγήο κελπκάησλ θαη έρεη απνδεηρζεί φηη έρεη ειάρηζηα πξνβιήκαηα. Δηθφλα 3-1 Σππηθή επηθνηλσλία point to point Point to point communication ARIADNI style. Όπσο είδακε ζηελ πξνεγνχκελε παξάγξαθν ε αληαιιαγή κελπκάησλ έρεη νξηζηεί ελδειερψο απφ ην mpi forum θαη αλαθέξεηαη ζε απεπζείαο επηθνηλσλία 2 δηεξγαζηψλ κέζσ δηθηχνπ. Απηή ε επηθνηλσλία φκσο απαηηεί ηελ δπλαηφηεηα άκεζεο επηθνηλσλίαο κεηαμχ ησλ 2 δηεξγαζηψλ. Γειαδή είηε ηελ ζπλχπαξμε θαη ησλ 2 ππνινγηζηψλ ζην ίδην ηνπηθφ δίθηπν (LAN) είηε ηελ απελεξγνπνίεζε ε θαηάιιειε ξχζκηζε ηπρφλ firewall,ηελ ζσζηή ξχζκηζε γηα ην port forwarding κε ην ηπρφλ NAT θαη ηελ ξχζκηζε ελφο αξηζκνχ παξακέηξσλ πνπ δελ είλαη απν πξηλ γλσζηέο

23 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. Σν B.O.I.N.C. δελ έρεη ηέηνηα πξνβιήκαηα γηαηί ε επηθνηλσλία πνπ εθηειεί δελ είλαη Point to point απφ δηεξγαζία ζε δηεξγαζία αιιά κφλν επηθνηλσλία κεηαμχ client πνπ εθηειείηαη ζηνλ ππνινγηζηή/πειάηε θαη server. Η ζπγθεθξηκέλε επηθνηλσλία είλαη κέζσ ηνπ HTTP protocol θαη γίλεηαη πάληα απφ ηελ port 80 κία port πνπ ρξεζηκνπνηνχλ φινη νη browser θαη ζπλεζίδνπλ λα έρνπλ "αλνηρηή" φια ηα firewall. Η επηθνηλσλία κέζσ ηνπ HTTP είλαη εθηθηή αλ νη 2 δηεξγαζίεο δελ επηθνηλσλνχλ κεηαμχ ηνπο αιιά επηθνηλσλνχλ θαη νη 2 κε έλα http server (apache web server ζηελ πξνθεηκέλε πεξίπησζε) ν νπνίνο αλαιακβάλεη ηελ επηθνηλσλία (ηελ απνδνρή, ηελ απνζήθεπζε θαη ηελ παξάδνζε ησλ εθάζηνηε κελπκάησλ αλάινγα κε ηηο πεξηζηάζεηο). Σν ελδηάκεζν framework πνπ ζα ε- θηειείηαη ζηνλ apache server ζα πξέπεη λα αληηκεησπίζεη κία ζεηξά απν δπζθνιίεο νη νπνίεο ζα αλαθεξζνχλ ζην θεθάιαην ηεο πινπνίεζεο Εισαγωγή στο http protocol. Σν πξσηφθνιιν HTTP είλαη ην πην ζπλεζηζκέλν ζηνλ ειεθηξνληθφ ρψξν ηνπ World Wide Web. Η νλνκαζία ηνπ πξνέξρεηαη απφ ηα αξρηθά ησλ αγγιηθψλ ιέμεσλ HyperText Transfer Protocol (Πξσηφθνιιν Μεηαθνξάο Τπεξθεηκέλνπ). Σν πξσηφθνιιν απηφ ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηε ζπγθεθξηκέλε ππεξεζία ηνπ δηθηχνπ Internet απφ ην Σν HTTP απνηειεί έλα πξσηφθνιιν ηνπ επηπέδνπ εθαξκνγψλ ζηα δίθηπα ππνινγηζηψλ θαη ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο ζε δηαλεκεκέλα πιεξνθνξηθά ζπζηήκαηα ππεξκέζσλ. Δίλαη έλα γεληθφ, αληηθεηκελνζηξαθέο πξσηφθνιιν πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε έλα πιήζνο εθαξκνγψλ. Σν βαζηθφηεξν θαη πην ζεκαληηθφ ίζσο ραξαθηεξηζηηθφ ηνπ πξσηνθφιινπ απηνχ είλαη φηη επηηξέπεη ζηα δηάθνξα ζπζηήκαηα κεηάδνζεο δεδνκέλσλ λα πθίζηαληαη αλεμάξηεηα απφ ηα δεδνκέλα πνπ απηά κεηαθέξνπλ. Πην εηδηθά αλαθέξνπκε φηη, φπσο φιεο νη ππεξεζίεο ηνπ Internet έηζη θαη ε ππεξεζία WWW ζηεξίδεηαη ζην κνληέιν client/server. Απηφ ζεκαίλεη, πσο ην ζχλνιν ησλ πιεξνθνξηψλ βξίζθεηαη ζε θάπνηνλ ππνινγηζηή πνπ εμππεξεηεί θιήζεηο αλάζπξζεο. Σν πξφγξακκα εμππεξέηεζεο ησλ θιήζεσλ νλνκάδεηαη server, ελψ ην πξφγξακκα ην νπνίν ζηέιλεη ηηο θιήζεηο ζηνλ server νλνκάδεηαη client. Έηζη, ινηπφλ, ζηελ ππεξεζία WWW ν server νλνκάδεηαη Web server θαη ν client νλνκάδεηαη Web client ή Web browser1. Σν πξσηφθνιιν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ θαη ησλ θιήζεσλ απφ ηνλ Web server ζηνλ Web browser (θαη αληίζηξνθα) νλνκάδεηαη HTTP (HyperText Transfer Protocol). Σν πξσηφθνιιν HTTP επηηξέπεη ζηνλ ππνινγηζηή A (ηνλ πειάηε-client) λα πξαγκαηνπνηήζεη κηα ζχλδεζε κε ηνλ ππνινγηζηή B (ηνλ δηαλνκέα- server) θαη λα πινπνηήζεη ηελ αίηεζή ηνπ. Ο server απνδέρεηαη ηελ ζχλδεζε πνπ μεθίλεζε απφ ηνλ client θαη ζηέιλεη πίζσ κηα απάληεζε. Η HTTP αίηεζε αλαδεηά θαη βξίζθεη ηελ πεγή γηα ηελ νπνία ν client ελδηαθέξεηαη θαη ιέεη ζην server πνηα ελέξγεηα λα θάλεη αλαθνξηθά κε απηή ηελ πεγή. Σν πξσηφθνιιν HTTP (Hypertext Transfer Protocol) ινηπφλ, είλαη ην ζχλνιν ησλ θαλφλσλ γηα ηελ κεηαθνξά ηνπ

24 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. ππεξθεηκέλνπ(hypertext) (ην νπνίν κπνξεί λα αληηζηνηρεί ζε αξρεία θεηκέλνπ, γξαθηθψλ, εηθφλαο, ήρνπ, video ή νπνηνπδήπνηε multimedia αξρείνπ) κέζα ζηνλ Παγθφζκην Ιζηφ (World Wide Web). Ακέζσο κφιηο ν ρξήζηεο αλνίμεη ηνλ δηθφ ηνπ Web browser, θάλεη ρξήζε ηνπ πξσηνθφιινπ HTTP. Σν HTTP είλαη έλα πξσηφθνιιν ζε επίπεδν εθαξκνγήο, φπσο πξναλαθέξζεθε, ην νπνίν δνπιεχεη πάλσ απφ ην TCP/IP (ην ζεκειηψδεο ζχζηεκα πξσηνθφιισλ γηα ην Internet). Δηθφλα 3-2 Σππηθφ http request Πλεονεκτήματα http communication Με ην HTTP έρνπκε πνιιαπιά πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κε ηελ επηθνηλσλία κε TCP/IP Γπλαηφηεηα επηθνηλσλίαο πίζσ απν firewall Γπλαηφηεηα επηθνηλσλίαο ρσξίο ηελ απαίηεζε public ip ε port forward Γπλαηφηεηα εθηέιεζεο πξνγξάκκαηνο σο user ρσξίο λα απαηηνχληαη εηδηθά πξνλφκηα (θάπνηα ιεηηνπξγηθά δελ επηηξέπνπλ ηελ εθηέιεζε πξνγξακκάησλ πνπ δεκηνπξγνχλ listening server) Γπλαηφηεηα επηθνηλσλίαο πίζσ απν θάπνηνλ proxy (HTPP,socks θιπ. ) Γπλαηφηεηα επηθνηλσλίαο κεηαμχ 2 δηεξγαζηψλ πνπ κπνξεί λα κελ έρνπλ δπλαηφηεηα άκεζεο επηθνηλσλίαο (ιφγσ Policy routing ή νπνηνπδήπνηε άιινπ πεξηνξηζκνχ)

25 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. Δηθφλα 3-3 Δπηθνηλσλία ζην ARIADNI Μειονεκτήματα http communication Η επηινγή φκσο ηνπ http communication δελ είρε κφλν πιενλεθηήκαηα αιιά θαη κία ζεηξά απν κεηνλεθηήκαηα ηα νπνία είηε είλαη γεληθά κεηνλεθηήκαηα ηνπ πξσηφθνιινπ είηε κεηνλεθηήκαηα πνπ αληηκεησπίζηεθαλ ιφγσ ηεο θχζεο ηνπ ARIADNI. Σν http είλαη έλα «stateless» πξσηφθνιιν, θαη έηζη δελ κπνξεί λα γλσξίδεη ν server αλ ε δηεξγαζία είλαη παξνχζα ε αλ έρεη "θχγεη" (είηε γηαηί αληηκεηψπηζε θάπνην πξνγξακκαηηζηηθφ error είηε γηαηί ν ππνινγηζηήο πνπ εθηεινχηαλ έθαλε επαλεθθίλεζε. ) Σν φηη είλαη stateless καο ππνρξεψλεη λα θξαηάκε κε θάπνηνλ ηξφπν "ηζηνξηθφ" ηνπ θάζε ρξήζηε ψζηε λα κπνξεί λα αλαγλσξηζηεί. Σν http δελ έρεη δπλαηφηεηα κεηαθνξάο binary πιεξνθνξίαο παξά κφλν αλ απηή είλαη αξρείν. Κάζε http request πεξηέρεη πάξα πνιιή πιεξνθνξία ε νπνία δελ ρξεηάδεηαη (headers,request variables θηι. ) δεκηνπξγψληαο θάπνην Overhead. Όια ηα παξαπάλσ κεηνλεθηήκαηα ζα πξέπεη λα ιπζνχλ ε έζησ λα κεησζεί ε επηξξνή ηνπο ζηελ απφδνζε ηνπ ARIADNI

26 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C Αρχιτεκτονική του ARIADNI. Έρνληαο αλαιχζεη ηελ αξρηηεθηνληθή ηνπ B.O.I.N.C. ζε πξνεγνχκελν θεθάιαην αιιά θαη έ- ρνληαο ππφςε ηελ αληαιιαγή κελπκάησλ κε ην πξσηφθνιιν http ζα πξέπεη λα γίλνπλ ξηδηθέο πξνζζήθεο ρσξίο φκσο ηξνπνπνηήζεηο ζηελ ππάξρνπζα αξρηηεθηνληθή ηνπ B.O.I.N.C.Η θχζε ηνπ B.O.I.N.C. αιιά θαη ε αξρηηεθηνληθή ηνπ δελ επηηξέπνπλ θακηά ξηδηθή αιιαγή γηα ηελ ζπλέρηζε ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ. Δπίζεο πηζαλέο αιιαγέο ζα θαηαζηξεθφηαλ ζε πηζαλή αλαβάζκηζε Αναγνώριση προβλημάτων. H πιαηθφξκα ηνπ B.O.I.N.C. φπσο είδακε θαη ζε πξνεγνχκελν θεθάιαην έρεη κεραληζκνχο γηα ηελ αληηκεηψπηζε «πξνβιεκαηηθψλ» δηεξγαζηψλ. Με ηνλ φξν πξνβιεκαηηθή δηεξγαζία ελλνείηαη νπνηαδήπνηε δηεξγαζία αληηδξά κε κε αλακελφκελν ηξφπν (δειαδή καο επηζηξέθεη ιάζνο απνηέιεζκα, θαζφινπ απνηέιεζκα ε δελ ηεξεί ηηο πξνζεζκίεο (deadlines) πνπ έρνπλ νξηζηεί. Απηνί νη κεραληζκνί ειέγρνπ θαη επηθχξσζεο είλαη βέβαηα άρξεζηνη αλ εθαξκνζηεί ην κνληέιν αληαιιαγήο κελπκάησλ γηαηί ην κνληέιν αιιάδεη φιε ηελ δηακφξθσζε ηεο εθηέιεζεο. Οη δηεξγαζίεο είλαη πηα αιιεινεμαξηνχκελεο θαη δελ κπνξεί λα εθηειεζηεί ν assimilator γηα λα ζπγθξίλεη ηα απνηειέζκαηα 2 ίδησλ δηεξγαζηψλ. Δπίζεο γηα λα ιεηηνπξγήζεη ην κνληέιν ζα πξέπεη λα ππάξρεη δπλαηφηεηα ζπγρξνληζκνχ κεηαμχ ησλ δηεξγαζηψλ. Γελ κπνξεί λα ηζρχζεη πηα ε ιεηηνπξγία ηνπ θιαζηθνχ κνληέινπ ηνπ B.O.I.N.C., ζην νπνίν κπνξεί λα θάλεη θάπνηνο attach νπνηαδήπνηε ζηηγκή θαη λα μεθηλήζεη ηελ επεμεξγαζία γηα ηνλ ιφγν ηνπ ζπγρξνληζκνχ. Η πιήξεο αιιειεμάξηεζε ησλ δηεξγαζηψλ νπζηαζηηθά θαηαζηξέθεη φινπο ηνπο κεραληζκνχο ειέγρνπ θαη απαηηεί ηελ δηεχξπλζε ηνπ κνληέινπ κε ηελ εηζαγσγή κίαο λέαο έλλνηαο, ηεο έλλνηαο ηνπ πεηξάκαηνο (experiment) H έννοια πείραμα Ωο πείξακα νξίδεηαη έλαο αξηζκφο απφ δηεξγαζίεο νη νπνίεο αιιειεπηδξνχλ κεηαμχ ηνπο θαη ζπκπεξηθέξνληαη φιεο καδί ζαλ ζχλνιν. ηελ "ηεξαξρία" ηνπ B.O.I.N.C. ην πείξακα αλήθεη ζε έλα project θαη ζε έλα application. Δπίζεο έρεη 1 application version. Μπνξεί λα έρεη πνιιά platform θαη πξνθαλψο έρεη πάλσ απν έλα workunit. Η ζπγθεθξηκέλε νκαδνπνίεζε καο βνεζάεη λα επηιχζνπκε κηα ζεηξά απν ηα πξνβιήκαηα πνπ αλαθέξζεθαλ πξηλ. Έηζη κπνξεί λα επαιεζεπζεί ην απνηέιεζκα ελφο πεηξάκαηφο απν ηνλ assimilator ζπγθξίλνληαο ην απνηέιεζκα ηνπ κε ην απνηέιεζκα ελφο πεηξάκαηνο κε ηα ίδηα δεδνκέλα. Δπίζεο εηζάγεηαη ε έλλνηα ηεο αιιειεμάξηεζεο ζην κνληέιν αθνχ ζε πεξίπησζε πξνβιεκαηηθήο δηεξγαζίαο κπνξνχκε λα έρνπκε πξαθηηθή δηαρείξηζεο πξνβιήκαηνο (αλ ην πξφβιεκα είλαη κηθξφ λα θάλεη recover φιν ην πείξακα ή αλ είλαη κεγάιν ην πείξακα λα απνηχρεη λα απνδεζκεπηνχλ νη δεζκεπκέλνη πφξνη θαη λα εθθηλεζεί θαηλνχξην πείξακα). Σα βήκαηα εθηέιεζεο ελφο πεηξάκαηνο είλαη ηα αθφινπζα:

27 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. 1. Δθθίλεζε ζε θαηάζηαζε populating. ε απηήλ ηελ θαηάζηαζε ην πείξακα πεξηκέλεη λα δηακνηξαζηνχλ φιεο νη δηεξγαζίεο ζηνπο ππνινγηζηέο/ζπκκεηέρνληεο θαη λα εθθηλεζνχλ. Οη δηεξγαζίεο ζα θάλνπλ Login ζηνλ πείξακα θαη ζα ην ελεκεξψζνπλ φηη είλαη έηνηκεο γηα ηελ εθηέιεζε. Όζν είλαη ζηελ θαηάζηαζε Populating κπνξεί λα γίλεη κφλν ε δηαδηθαζία ηνπ Login θαη δελ κπνξεί λα αληαιιαρζεί θαλέλα κήλπκα. ε φιε ηελ δηάξθεηα πνπ πεξηκέλνπλ λα μεθηλήζεη ην πείξακα νη δηεξγαζίεο ζε ηαθηά ρξνληθά δηαζηήκαηα (κέζσ ελφο δεπηέξνπ thread πνπ εθθηλείηαη ζηνλ client κε ηελ έλαξμε ηνπ πξνγξάκκαηνο) επηθνηλσλνχλε κε ηνλ server γηα λα ειέγμνπλε ηελ θαηάζηαζε ηνπ πεηξάκαηνο. 2. Όηαλ φιεο νη δηεξγαζίεο θάλνπλ login ζηνλ server ηφηε ην πείξακα είλαη έηνηκν γηα εθηέιεζε θαη είλαη ζε θαηάζηαζε running. Ο server ελεκεξψλεη φιεο ηηο δηεξγαζίεο φηη κπνξνχλ λα μεθηλήζνπλ. 3. ε φιε ηελ δηάξθεηα ηεο εθηέιεζεο ην δεχηεξν thread ειέγρεη ηελ θαηάζηαζε ηνπ πεηξάκαηνο απφ ηνλ server. O server κε ηελ ζεηξά ηνπ ειέγρεη αλ ηελ ηειεπηαία θνξά πνπ έρεη επηθνηλσλήζεη θάζε δηαδηθαζία καδί ηνπ θαη ηελ ζπγθξίλεη κε ηελ ηηκή timeout ηνπ πεηξάκαηνο. Αλ απηή είλαη κηθξφηεξε απφ ηνλ ρξφλν πνπ έρεη πεξάζεη απν ηελ ηειεπηαία επηθνηλσλία ηφηε ην πηζαλφηαηα ε δηεξγαζία έρεη ηεξκαηηζηεί ε α- ληηκεησπίδεη θάπνην πξφβιεκα νπφηε ζέηεη ηελ θαηάζηαζε ζε FAIL. 4. Αλ φια θχιεζαλ θαιψο θαη φιεο νη δηεξγαζίεο αλάθεξαλ φηη εθηειέζηεθαλ ζσζηά. (δειαδή ζηελ βάζε δεδνκέλσλ ηα result πνπ είλαη ζπλδεδεκέλα κε απηέο είλαη ζε θαηάζηαζε FINISHED θαη ΟΚ) o server ζέηεη ην πείξακα ζε θαηάζηαζε SUCCESS θαη ηειεηψλεη. 5. Αλ νη δηεξγαζίεο ελεκεξσζνχλ φηη ην πείξακα είλαη ζε θαηάζηαζε FAIL ηφηε ηεξκαηίδνπλ άκεζα ηελ εθηέιεζε ηνπο θαη αλαθέξνπλ ζηνλ B.O.I.N.C. server γηα λα πάξνπλ άιιε δηεξγαζία ζε άιιν πείξακα

28 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. Δηθφλα 3-4 Γηάγξακκα ξνήο γηα ηνλ server

29 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. 1 Δηθφλα 3-5 Γηάγξακκα ξνήο γηα ηνλ Client

30 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C Προσθήκες και αλλαγές στο backend Γηα ηελ αληαιιαγή κελπκάησλ ζα πξέπεη λα αλαπηπρζεί επηπιένλ ινγηζκηθφ ζε γιψζζα PHP ην νπνίν ζα είλαη ζχκθσλν κε ηα B.O.I.N.C. programming guidelines (δειαδή δελ ζα θαηαζηξέθεη ππάξρνληα θνκκάηηα θψδηθα, δελ ζα αλαηξεί ππάξρνπζεο δπλαηφηεηεο θαη ζα είλαη ζχκθσλν κε ηνπο θαλφλεο δφκεζεο πξνγξάκκαηνο νη νπνίνη είλαη νξηζκέλνη απν ηνπο δεκηνπξγνχο ηνπ B.O.I.N.C.). Έρνληαο φια απηά ππφςε ην ζπγθεθξηκέλν software ζα πξέπεη λα δίλεη ηηο εμήο δπλαηφηεηεο ζηνλ ππάξρνλ server. Γελ ζα αλαηξεί ή ηξνπνπνηεί ππάξρνπζεο δπλαηφηεηεο Απνζηνιή κελχκαηνο binary πιεξνθνξίαο απφ νπνηαδήπνηε δηεξγαζία πξνο νπνηαδήπνηε δηεξγαζία. Παξαιαβή κελχκαηνο binary πιεξνθνξίαο ρσξίο λα αιινησζεί ην πεξηερφκελν ηνπ Γηαγξαθή κελχκαηνο. Γπλαηφηεηα login απφ θάζε δηεξγαζία Γπλαηφηεηα αλαγλψξηζεο θάζε δηεξγαζίαο θαη αληηζηνίρεζεο ηεο κε ηνλ αχμσλ α- ξηζκφ ηεο χζηεξα απφ ην login. Γπλαηφηεηα ειέγρνπ θαηάζηαζεο πεηξάκαηνο θαη αιιαγήο ηεο. Γπλαηφηεηα πξνβνιήο αξηζκνχ ζπκκεηερφλησλ πεηξάκαηνο. Γπλαηφηεηα πξνβνιήο id δηεξγαζίαο Φπζηθά φια απηά ζα πξέπεη λα αλαπηπρζνχλ κε πξψην γλψκνλα ηελ αζθάιεηα αθνχ ην server backend ζα είλαη publicly available θαη ζα κπνξεί λα ην δεη αιιά θαη λα αιιειεπηδξάζεη καδί ηνπ ν θαζέλαο Προσθήκες και αλλαγές στην βάση δεδομένων Η πξφζζεηε πιεξνθνξία πξέπεη λα απνζεθεπηεί ζηελ ππάξρνπζα βάζε δεδνκέλσλ ζηελ ν- πνία πξέπεη λα πξνζηεζνχλ θάπνηνη πίλαθεο θαη λα κελ αιιαρηεί θαλέλαο νχησο ψζηε λα έ- ρνπκε ηελ κέγηζηε ζπκβαηφηεηα κεηαμχ ελφο ARIADNI enabled project θαη ελφο non- ARIADNI enabled project. Με ηηο αιιαγέο πνπ ζα δνχκε αξγφηεξα είλαη εθηθηφ ζην ίδην project λα εθηεινχληαη παξάιιεια applications κε ην ARIADNI αιιά θαη ρσξίο απηφ. Η πξφζζεηε πιεξνθνξία ε νπνία απαηηεί απνζήθεπζε είλαη: Σα πεηξάκαηα (κε ηνλ αληίζηνηρν αξηζκφ ζπκκεηερφλησλ) Οη ζπκκεηέρνληεο ζηα πεηξάκαηα (πνηα δηεξγαζία αληηζηνηρεί ζε πνην πείξακα)

31 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C. Σα κελχκαηα (πνηνο απέζηεηιε ζε πνηνλ θαη ηη) Προσθήκες και αλλαγές στον client Γηα ηελ αληαιιαγή κελπκάησλ ζα πξέπεη λα αλαπηπρζεί έλα επηπιένλ ινγηζκηθφ ζε γιψζζα C++ ην νπνίν ζα ζπλεξγάδεηαη κε ην B.O.I.N.C. θαη ζα είλαη ζχκθσλν κε ην B.O.I.N.C. programming guidelines. Θα πξέπεη λα κελ θάλεη ζε θαλέλα ζεκείν conflict κε ην ππάξρνλ api ηνπ B.O.I.N.C. θαη ε εγθαηάζηαζε ηνπ λα είλαη ην δπλαηφλ επθνιφηεξε. Σν ινγηζκηθφ ζα πξέπεη λα πξνζζέηεη ηηο αθφινπζεο ιεηηνπξγίεο ζηηο ππάξρνπζεο. Γπλαηφηεηα επηθνηλσλίαο κε ηνλ http server. Απνζηνιή κελχκαηνο binary πιεξνθνξίαο απφ νπνηαδήπνηε δηεξγαζία πξνο νπνηαδήπνηε δηεξγαζία. Παξαιαβή κελχκαηνο binary πιεξνθνξίαο ρσξίο λα αιινησζεί ην πεξηερφκελν ηνπ Γηαγξαθή κελχκαηνο. Γπλαηφηεηα login απφ θάζε δηεξγαζία Γπλαηφηεηα αλαγλψξηζεο θάζε δηεξγαζίαο θαη αληηζηνίρεζεο ηεο κε ηνλ αχμσλ α- ξηζκφ ηεο χζηεξα απφ ην login. Γπλαηφηεηα ειέγρνπ θαηάζηαζεο πεηξάκαηνο θαη αιιαγήο ηεο. Γπλαηφηεηα πξνβνιήο αξηζκνχ ζπκκεηερφλησλ πεηξάκαηνο Περιορισμοί που δημιουργούνται. Με ηελ εηζαγσγή ηεο έλλνηαο ηνπ πεηξάκαηνο θαη ηηο δνκηθέο αιιαγέο θαη αλαδηαξζξψζεηο ζηελ αξρηηεθηνληθή ηνπ κνληέινπ B.O.I.N.C. είλαη εχθνια αληηιεπηφ φηη ε πινπνίεζε ηνπ κνληέινπ αληαιιαγήο κελπκάησλ θξίλεηαη εμαηξεηηθά δχζθνιε αλ φρη αλέθηθηε ζε Public resource computing κηαο θαη απαηηεί 2 πξάγκαηα ηα νπνία ην Public resource computing δελ κπνξεί λα πξνζθέξεη ηελ ζηαζεξφηεηα αιιά θαη ηελ ζπλερφκελε δηαζεζηκφηεηα πφξσλ. Απηφ φκσο δελ θαζηζηά ην ARIADNI άρξεζην αθνχ ν αξρηθφο ζθνπφο, ν νπνίνο ήηαλ ε αλάπηπμε ελφο framework γηα ηελ επίιπζε πξνβιεκάησλ κε αιιειεμαξηήζεηο κε ην B.O.I.N.C. κέζα ζε παλεπηζηεκηαθνχο ρψξνπο είλαη δπλαηφο. Αθφκε θαιχηεξα απφ ηελ ζηηγκή πνπ δελ απαηηείηαη φινη νη ζπκκεηέρνληεο λα είλαη ζε ηνπηθφ δίθηπν (LAN) ην ARIADNI κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε δηαπαλεπηζηεκηαθή έξεπλα θάλνληαο ην αθφκα πην ρξήζηκν

32 A R I A D N I. Μ Ι Α Ε Π Ε Κ Σ Α Η Σ Ο B. O. I. N. C Λεπτομέρειες υλοποίησης server backend Γενικά. Γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ server θνκκαηηνχ φπσο είδακε θαη ζηελ ζεσξεηηθή πξνζέγγηζε επηιέρζεθε ε PHP ε νπνία είλαη θαη ε γιψζζα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ ππάξρνπζα εθαξκνγή ζηνλ server. Γηα ηελ αλάπηπμε ηεο εθαξκνγήο θαη ιακβάλνληαο ππφςε φιεο ηηο παξακέηξνπο θαζψο θαη ηα coding guidelines ηνπ B.O.I.N.C. επηιέρζεθε λα είλαη κφλν έλα αξρείν δηαζέζηκν θαη απν εθεί λα γίλνληαη φιεο νη εξγαζίεο. Όια ηα άιια αξρεία ηα νπνία αλήθνπλ ζην ARIADNI βξίζθνληαη ζε έλα θάθειν εθηφο ηνπ web root νχησο ψζηε λα ειαρηζηνπνηεζεί ν θίλδπλνο επίζεζεο. Δπίζεο αθνινπζήζεθε ην MVC pattern έλα pattern ην νπνίν απαηηεί ηνλ δηαρσξηζκφ ηεο ινγηθήο, κε ηνλ θψδηθα γηα ηελ πξφζβαζε ζηελ βάζε αιιά θαη ηνλ θψδηθα γηα ηελ εκθάληζε ζηνηρείσλ ζηνλ ρξήζηε. Έηζη κεηά θαη απφ απηφ ηνλ δηαρσξηζκφ έρνπκε ηα αθφινπζα αξρεία. /user/ariadni.php Δίλαη ην αξρείν ην νπνίν είλαη πξνζβάζηκν ζε φιν ηνλ θφζκν. ην ζπγθεθξηκέλν αξρείν δελ ππάξρεη ηίπνηα απν πιεπξάο ινγηθήο ε πξφζβαζεο ζηελ βάζε δεδνκέλσλ. Σν κφλν πξάγκα ην νπνίν θάλεη είλαη λα θάλεη ηελ θιήζε ηεο ζπλάξηεζεο πνπ ιέεη ζην $_GET request ε λα επηζηξέςεη error ζε κε απνδερηή ηηκή /ariadni/ariadni.inc Δίλαη ην αξρείν πνπ εθηειεί ην ξφιν ηνπ controller ζην MVC pattern. Γειαδή ην αξρείν απηφ πεξηέρεη φιεο ηηο function πνπ έρνπλ ζρέζε κε bussines logic. Οη ζπγθεθξηκέλεο functions θαινχλ άιιεο function γηα ηελ δηαρείξηζε ζηνηρείσλ ηεο βάζεο δεδνκέλσλ θαη άιιεο γηα ηελ εκθάληζε θάπνησλ ζηνηρείσλ /ariadni/ariadni_db.inc Δίλαη ην αξρείν ην νπνίν παίδεη ην ξφιν ηνπ model ζην MVC pattern. Οη functions πνπ πεξηέρνληαη απηφ ην αξρείν είλαη επηθνξηηζκέλεο γηα φιεο ηηο εξγαζίεο νη νπνίεο είλαη ζρεηηθέο κε ηελ βάζε δεδνκέλσλ θαη ηελ αιιαγή ζηνηρείσλ ζε απηή, /ariadni/ariadni_xml.inc Δίλαη ην αξρείν πνπ παίδεη ην ξφιν ηνπ view ζην MVC pattern. Η κνλαδηθή function πνπ πεξηέρεη είλαη θαη ε κνλαδηθή function πνπ επηζηξέθεη θάηη ζηνλ ρξήζηε. /ariadni/experiment.php