Herramientas de Apoyo al Desarrollo de Software Paralelo y Distribuido.

Doble Animación de un Plano, Carlos Cruz-Diez, 1959

Proyectos en Curso

 Actualmente hay cuatro proyectos de grado en los que se están desarrollando herramientas de ayuda a la programación de aplicaciones distribuidas. Estas herramientas son:

• Programación Tolerante a Fallas. La ejecución de programas que toman mucho tiempo puede ser interrumpida por causas externas, como por ejemplo caída de la electricidad. Se está implementando un sistema que permita la ejecución parcial de programas paralelos a partir del punto en que fueron interrumpidos (o cerca de este punto). La herramienta se basa en otra herramienta pre-existente que usa puntos de control ("checkpoints") en programas secuenciales.  La primera fase consiste en portar dicha herramienta al sistema de operación Linux y la segunda implementar un algoritmo que permite hacer el punto de control ("checkpoint") distribuido. Este proyecto está a cargo de Argenis Fernández y Hugo Cira.
• Visualización de Desempeño de Programas Paralelos. La visualización del desempeño de programas paralelos es esencial para realizar depuración y entonación de desempeño. Existe una herramienta de visualización denominada UPSHOT que permite ver gráficamente la ejecución de un programa paralelo. La desventaja principal de dicha herramienta es que necesita que el programador agregue trazas al programa, en forma de llamadas a una libreria denominada MPE. Se está implementando un traductor que agregue las trazas necesarias en forma automática. El traductor se está haciendo para lenguaje C y se basa en un compilador de este lenguaje, llamado lcc, cuyos fuentes están públicamente disponibles. Este proyecto está a cargo de Daniel Jordán.
• Herramienta de Despacho de Programas. Se está desarrollando una herramienta que proveerá la facilidad de despacho de trabajos "batch" en el "cluster" de estaciones de trabajo. La especificación de los requerimientos de un programa se hace a través de un archivo de órdenes, con un lenguaje sencillo. Una de las interfaces que se proveerá para la utilización del sistema de despacho será un hojeador de Web. Este proyecto está a cargo de Rafael Angarita.
• Sistema de Archivos Paralelos. Se está implementando un sistema de archivos paralelos que permita almacenar archivos en forma distribuida, es decir, particionados de tal forma que diferentes segmentos del mismo archivo estarán almacenados en diferentes máquinas. Esto permitirá acelerar el acceso a los datos, siempre que se usen programas que requieran los datos en paralelo, con el mismo patrón de distribución. Se está implementando un conjunto básico de llamadas de librería (creat, open, read, write, close) para este tipo de archivo y una serie de comandos para convertir archivos secuenciales en archivos distribuidos y viceversa. Este proyecto está a cargo de Eduardo Blanco y Ricardo Chacón.

Proyectos que se ofrece

• Monitor de Desempeño. Áreas relacionadas: Redes, Sistemas de Operación (Concurrencia), Interfaces. Con la instalación del "cluster" de estaciones de trabajo que planifica el Grupo de Sistemas Paralelos y Distribuidos, sería de gran utilidad el desarrollo de una herramienta que permita monitorear constantemente el comportamiento de la red. La forma que tomaría la herramienta sería la de una interfaz gráfica que represente la carga de trabajo que esté ejecutándose en cada nodo (tiempo de CPU utilizado, estado de la memoria, operaciones de E/S, etc.). Este monitor de desempeño podrá incluir información relacionada con el comportamiento del programa paralelo que se esté ejecutando en ese momento.
• Despacho de Programas (II) Áreas relacionadas: Redes, Sistemas de Operación (Concurrencia). Se desea integrar los proyectos Programación Tolerante a Fallas y Herramienta de Despacho de Programas, con la finalidad de obtener un despachador de programas que pueda fragmentar la ejecución de un programa muy largo en pedazos que se ejecuten en varias sesiones. El mecanismo de "checkpoints" permitirá cancelar el programa en ejecución, para volverlo a ejecutar posteriormente, desde el punto en que quedó.

• Depuración de Programas Paralelos. Áreas relacionadas: Redes, Sistemas de Operación (Concurrencia), Interfaces. Este proyecto consiste en desarrollar una interfaz gráfica que permita utilizar gdb (el depurador de GNU) con programas paralelos. El desarrollo de dicha interfaz podrá realizarse a partir de algún prototipo ya desarrollado que esté accesible vía Internet. Básicamente se requiere tener una interfaz de ventanas que permita tener abierto un gdb por cada proceso del programa paralelo. Este sistema deberá desarrollarse para que funcione en el "cluster" de estaciones de trabajo corriendo Linux.
• Visualización de Desempeño de Programas Paralelos (II). Áreas relacionadas: Traductores, Sistemas Distribuidos. Se está desarrollando una herramienta para lenguaje C que permita insertar trazas automáticamente, para ver posteriormente la ejecución del programa paralelo an forma gráfica. Ver la descripción de esta herramienta aquí. Se desea una herramienta similar para Fortran.
• Generación de Código Paralelo. Áreas relacionadas: Redes, Sistemas de Operación (Concurrencia), Traductores. Se ha elaborado un lenguaje de especificación de programas paralelos, llamado Lebep, y un traductor que permite generar código paralelo a partir de un lenguaje de especificación de alto nivel. Este lenguage incluye "Send" y "Receive" como especificaciones básicas de comunicación. Se desea extender el conjunto básico de especificaciones para cubrir un espectro más completo de funciones de comunicación, basándose en las funciones ofrecidas en la librería estándar MPI (Message Passing Interface). En particular se desea añadir funciones de comunicación colectiva.
• Reingenieria de Código para Reducir Tiempo de Ejecución (I). Áreas relacionadas: Organización del Computador, Traductores. Existen varias técnicas de optimización que permiten mejorar dramáticamente el tiempo de ejecución de un programa en arquitecturas RISC. Muchas se basan en la reescritura de los ciclos de tipo "for", usando técnicas sencillas de traducción. El objetivo de este proyecto es implementar un traductor que reescriba los ciclos "for" utilizando algunas de estas técnicas. La herramienta se basará en el traductor de programas en lenguaje C que actualmente está elaborando Daniel Jordán.
• Reingenieria de Código para Reducir Tiempo de Ejecución (II). Áreas relacionadas: Organización del Computador, Traductores. Para los expertos en emacs-lisp, tenemos una variante del proyecto anterior. Esta variante requiere desarrollar un módulo de emacs (en emacs-lisp) para seleccionar trozos de código a tiempo de edición y realizar las transformaciones de código que conduzcan a mejoramiento en el desempeño. En caso de haber más de un grupo interesado en este proyecto, se podrá definir proyectos equivalentes para optimizar código en Fortran77 o Fortran90.
• Instalación y Entonación de Librerías de Cómputo Científico. Áreas relacionadas: Sistemas de Programas e Interfaces. Existen varias librerias estándar que permiten realizar operaciones básicas sobre matrices (multiplicación, cálculo de inversa, etc.). El objetivo de este proyecto es instalar estas librerias en el "cluster" de estaciones de trabajo (corriendo Linux), realizar los ajustes necesarios para mejorar el desempeño y elaborar un conjunto de páginas de Web que explique el uso de las distintas funciones.
• Traductor de "F" a "C". Áreas relacionadas: Traductores. "F" es un lenguaje de programación definido como un subconjunto de Fortran90. Puede decirse que es una especia de Fortran "pascalizado". La gramática es bastante regular, con una descripción en forma BNF bien sencilla, por lo que el parser debe ser relativamente sencillo de programar. El objetivo de este proyecto es hacer un parser que genere una estructura de datos intermedia y luego un generador del programa en lenguaje C a partir de dicha estructura de datos.