Propuesta para Trabajo de Grado - …pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1530IN03/docs/PropuestaTG ....

Ingeniería de Sistemas

5/24/2015

PROPUESTA PARA TRABAJO DE GRADO TÍTULO

Grid Accesible: Implementación y evaluación de un prototipo

MODALIDAD

Investigación

OBJETIVO GENERAL

Desarrollar, con la tecnología existente, una Grid Accesible utilizando dispositivos móviles Android

ESTUDIANTE(S)

Roberto Rafael García Escallón__________________________________________ Documento Celular Teléfono fijo Correo Javeriano

cc. 1020759357 316 3076578 6755140 [email protected]

DIRECTORA

Ing. Mariela J. Curiel H. Ph.D ______________________________________ Teléfono fijo Correo Javeriano Empresa donde trabaja y cargo

3208320 ext

5377

[email protected]; Pontificia Universidad Javeriana; Profe-

sora Asistente Departamento de Sistemas

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Ingeniería de Sistemas

5/24/2015

Pontificia Universidad Javeriana Propuesta para Trabajo de Grado - Investigación

Página 1

Contenido

1 PROBLEMÁTICA ..........................................................................................................3

1.1 DESCRIPCIÓN ............................................................................................................3 1.2 FORMULACIÓN ..........................................................................................................4 1.3 JUSTIFICACIÓN ..........................................................................................................4

1.4 IMPACTO ESPERADO DEL PROYECTO .........................................................................5

2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ...................................................................................6

2.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................6

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...........................................................................................6 2.3 ENTREGABLES O RESULTADOS ESPERADOS ..............................................................6

3 PROCESO .....................................................................................................................7

3.1 FASE METODOLÓGICA 1 ............................................................................................7 3.1.1 Método ........................................................................................................................ 7 3.1.2 Actividades ................................................................................................................. 7 3.1.3 Resultados Esperados ................................................................................................. 7



4 GESTIÓN DEL PROYECTO ...........................................................................................9

4.1 CALENDARIZACIÓN ...................................................................................................9

4.2 PRESUPUESTO .........................................................................................................11 4.3 ANÁLISIS DE RIESGOS .............................................................................................13

4.3.1 Variables cualitativas ............................................................................................... 13 4.3.2 Mapas de calor ......................................................................................................... 15 4.3.3 Escenarios de riesgo ................................................................................................ 15

4.4 DERECHOS PATRIMONIALES ....................................................................................17

5 MARCO TEÓRICO / ESTADO DEL ARTE ....................................................................18

5.1 FUNDAMENTOS Y CONCEPTOS RELEVANTES PARA EL PROYECTO. ...........................18 5.1.1 Grids ......................................................................................................................... 18 5.1.2 Grids emergentes ...................................................................................................... 19 5.1.3 Grids Accesibles ....................................................................................................... 19 5.1.4 Grids ad hoc ............................................................................................................. 19


Página 2

5.1.5 Grids wireless ........................................................................................................... 19 5.1.6 Grids móviles ............................................................................................................ 19

5.2 TRABAJOS IMPORTANTES EN EL ÁREA .....................................................................20 5.2.1 Akogrimo .................................................................................................................. 20 5.2.2 MoGrid ..................................................................................................................... 20 5.2.3 MiPeG ...................................................................................................................... 20 5.2.4 MORE ....................................................................................................................... 20 5.2.5 Mobile OGSI.NET .................................................................................................... 20 5.2.6 The Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC)...................... 20 5.2.7 MADAM.................................................................................................................... 21 5.2.8 OurGrid .................................................................................................................... 21

5.3 GLOSARIO ...............................................................................................................21

6 REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA ...............................................................................22

6.1 REFERENCIAS ..........................................................................................................22 6.2 BIBLIOGRAFÍA PROPUESTA PARA EL DESARROLLO DEL TRABAJO DE GRADO ..........25


Página 3

1 Problemática

1.1 Descripción

Algunos problemas computacionales requieren de una gran cantidad de recursos de procesa-

miento para solucionarse en un tiempo aceptable. Para resolverlos en menor tiempo, se han

desarrollado diversos paradigmas de computación como el divide and conquer: procedimiento

que divide y ejecuta fracciones en distintas máquinas, en paralelo. Esta forma de ejecución,

pudiera acortar el tiempo necesario para el proceso, dependiendo de cuántas máquinas se usen

y de las dependencias internas del programa o aplicación. Por ejemplo, al procesar imágenes

en búsqueda de patrones, estas se dividen en múltiples cuadros y cada computador miembro

de la grid toma un cuadro para procesar (Schalkoff, 1989).

El procesamiento paralelo se inició en supercomputadoras de gran tamaño y costo, posterior-

mente se utilizaron los clústeres y finalmente surgió el paradigma de grid computing (Foster &

Kesselman). Un grid es un sistema de computación distribuido, en el cual sus componentes son

heterogéneos, están geográficamente dispersos y no necesariamente pertenecen a la misma or-

ganización. Algunos campos que han aplicado las grids para sus problemas son: simulación

molecular, física de partículas, modelado del clima, estudio del Genoma Humano, física de

altas energías (HEP), biomedicina y química computacional (Bernman, Fox, & Hey, 2003).

La necesidad para más poder de cómputo aumenta gracias a las nuevas tecnologías y la nece-

sidad de procesarlas (SAS, 2010). Esto se presenta, por ejemplo, en la medicina, debido al

aumento de dispositivos de imágenes médicas y al avance de estos, pues produce más imágenes

con mayor detalle. De esta manera, se aumenta la demanda y el volumen de los datos, se

necesita más poder de cómputo. (Squyres, Lumsdaines, McCandless, & Stevenson, 1996).

Al mismo tiempo se ve el despegue de los teléfonos inteligentes, ya que existen 1.5 millardos

de ellos en el mundo (ABI Research, 2014). Estos son dispositivos que cuentan con varias

capacidades como poder de procesamiento, sistemas de comunicación, almacenamiento y sen-

sores. Pero tienen también varias debilidades, como lo son:

- Alto consumo de energía: cada bit procesado o transmitido, cada segundo que perma-

nezca la pantalla prendida, todo consume energía que para estos dispositivos es limitada.

- Baja disponibilidad: la red inalámbrica a la que pertenecen no ofrece la disponibilidad

que tiene una red cableada.

- Altos costos de transmisión: la transmisión no es gratis en energía y en el caso de redes

celulares podría haber un costo financiero; entre otras (Shah, 2013).

Los teléfonos inteligentes, al ser dispositivos de cómputo, podrían formar parte de una grid.

Estos dispositivos podrían unirse como recursos y como interfaces de usuario. Esta grid, al

tener elementos de naturaleza inalámbrica y en algunos casos móviles, tomaría el nombre de

Grid Accesible. Una Grid Accesible se define como aquellas grids cuyos recursos están dispo-

nibles sin importar la ubicación geográfica ni la capacidad física. Esta definición es amplia y

abarca las grids Wireless, Ad hoc, y móviles (Kurdi, Maozhen, & Al-Raweshidy, 2008).


Página 4

1.2 Formulación

¿Cómo se pueden explotar las capacidades de cómputo y comunicación de los dispositivos

móviles para la formación de un grid de computación accesible?

1.3 Justificación

Para agregar recursos móviles a una Grid Accesible solo se requeriría personas dispuestas a

compartir las capacidades de cómputo de sus dispositivos y tener el software para poder ser

miembros del grid, debido a que los teléfonos ya están en el medio y estos tienen las capacida-

des necesarias. La decisión es de cada propietario, pero para el desarrollo del trabajo de grado

se supondrá que habrá suficientes personas dispuestas.

En la sección 1.1 se mencionan los principales usos de una grid y cómo su funcionalidad, uti-

lidad y accesibilidad puede ser mejorada a través del uso de teléfonos inteligentes y otros dis-

positivos móviles. La incorporación de estos dispositivos a la grid, principalmente para la

ejecución de trabajos, presenta grandes desafíos que tienen que ver con la duración de la bate-

ría, su movilidad, la velocidad de las redes wireless, la intención de los usuarios de prestar sus

recursos a la Grid, entre otros. Muchos de estos problemas se han venido estudiando desde

hace algunos años y actualmente existe una amplia literatura sobre el problema, descrita en

algunos artículos como:

Ahuja, S. P., & Myers, J. R. (2006). A survey on wireless grid computing. The Journal of

Supercomputing, 37,3-21.

Gang, L., Hongmei, S., Gao, H., Yu, H., & Cai, Y. (2009). A survey on wireless grids and

clouds. In Eighth International Conference on Grid and Cooperative Computing.

Hijab, M., & Avula, D. (2011). Resource discovery in wireless, mobile and ad hoc grids: Issues

and challenges. In Advanced Communication Technology (ICACT), 2011 13th International

Conference on (pp. 502-505). IEEE.

Manvi, S. S. (2010). A review of wireless grid computing. International Journal of Computer

and Electrical Engineering, 2(3), 1793–8163.

Rodríguez, J. M., Zunino, A., & Campo, M. (2011). Introducing mobile devices into grid sys-

tems: a survey. International Journal of Web and Grid Services,7(1), 1-40.

Estos artículos citan algunos proyectos como Akogrimo, MoGrid, MiPeG, MORE (Gang,

2009), ISAM, MADAM (Kurdi, Maozhen, & Al-Raweshidy, 2008), OGSI.NET, AVRF, The

Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC), y herramientas utilizadas para

el despliegue de Grid Accesibles sean inalámbricas o móviles. Sin embargo la mayoría de los

proyectos ya concluyeron y existen pocas herramientas disponibles; esto sugiere que la tec-

nología no está aún madura, lo que representa sin duda una oportunidad de investigación para

el grupo de Sistemas Distribuidos del Depto. de Ingeniería de sistemas (SIDRe). Los resulta-

dos de este trabajo de grado pudieran dar origen a otras tesis de pregrado o de maestría y pro-

puestas de proyectos de investigación no sólo dentro del grupo sino con grupos del Depto. de

Ingeniería electrónica.


Página 5

A medida que se domine la tecnología de las grids accesibles, pueden surgir nuevos problemas,

que no sólo requieran de un gran poder de procesamiento, sino necesiten una resolución rápida

y a la mano. Por ejemplo: un médico radiólogo, podría dar a su paciente un rápido diagnóstico

sobre su problema, si puede procesar la imagen médica obtenida con dispositivos especiales,

usando los dispositivos móviles que se encuentran disponibles.

Un proyecto que se podría llegar a ver beneficiado es el Grid Colombia, iniciado en el 2005

(RISC) buscando crear una Grid a nivel nacional, específicamente con la participación de la

Pontificia Universidad Javeriana. La Grid Colombia entró a la red Renata en el año 2014

(Renata, 2014). Esta Grid puede verse beneficiada al incluir dispositivos móviles entre sus re-

cursos.

Una limitante común de la tecnología grid es, por su usual tamaño y complejidad, el costo. El

cual se podría disminuir en gran medida si se usa una Grid Accesible en vez de una tradicional.

1.4 Impacto Esperado del Proyecto

Se espera que los resultados del trabajo de grado puedan ser usados en trabajos futuros.


Página 6

2 Descripción del Proyecto

2.1 Objetivo general

Desarrollar, con la tecnología existente, una Grid Accesible utilizando dispositivos móviles

Android.

2.2 Objetivos Específicos

- Determinar el estado actual de la tecnología para Grids Accesibles, comparando las

diversas propuestas y desarrollos para su despliegue

- Establecer un modelo para desplegar una Grid Accesible en dispositivos Android.

- Evaluar el modelo establecido.

2.3 Entregables o Resultados Esperados

Se realizarán los siguientes entregables:

- Documento de análisis y comparación de las tecnologías existente para Grids Accesi-

bles.

- Documento que describa el modelo de Grid Accesible propuesto.

- Guía para el despliegue y uso de la Grid Accesible en dispositivos Android.

- Resultado de las pruebas realizadas.


Página 7

3 Proceso

El proceso se dividirá en 3 fases para lograr los 3 objetivos específicos.

3.1 Fase Metodológica 1

En la primera fase, se determinará el estado actual de la tecnología para Grids Accesibles com-

parando las distintas propuestas de frameworks y/o herramientas para su construcción. La in-

vestigación será a través de artículos pertinentes, libros y documentación de las herramientas.

Para realizar la evaluación se determinarán los atributos pertinentes para comparar y se usará

una matriz de decisiones con metodología DAR (The Process Group, 2005).

3.1.1 Método

Se hará una revisión bibliográfica, en búsqueda de las herramientas y/o frameworks a evaluar.

Lo que se busca en esta fase es realizar una investigación de material bibliográfico base, del

cual se pueda hacer un análisis comparativo de las diferentes herramientas existentes en la

actualidad. Se determinarán los parámetros de comparación, siendo el acceso uno que se tendrá

en cuenta. Para el análisis comparativo se utilizará una matriz de decisión, específicamente la

metodología DAR.

3.1.2 Actividades

- Búsqueda de bibliografía, haciendo uso de las bases de datos de la universidad, la

biblioteca y documentación de las herramientas y/o frameworks.

- Lectura del material bibliográfico.

- Determinar los parámetros de comparación.

- Determinar las propiedades de cada resultado, herramienta o framework, encon-

trado.

- Aplicar la metodología DAR.

- Seleccionar la herramienta o conjunto de ellas que serían usadas, completa o par-

cialmente para el despliegue de la grid.

3.1.3 Resultados Esperados

Se espera tomar una decisión sobre la(s) herramienta(s) a usar. Al igual que la documentación

que la respalda.


La segunda fase se compone del establecimiento de un modelo de Grid Accesible.

3.2.1 Método

Para realizar el modelo se basará en los resultados de la primera fase, es decir en la tecnología

seleccionada. Posteriormente se desplegará un prototipo en un ambiente controlado.


Página 8

3.2.2 Actividades

- Basándose en la decisión de la primera fase, proponer un modelo de Grid Accesible.

- Preparar un prototipo del modelo.

- Realizar el despliegue del prototipo en un ambiente controlado.


Se espera obtener un prototipo desplegado en un ambiente controlado que se pueda validar

durante la 3ra fase.


Se pone a prueba el prototipo desplegado en la fase anterior.

3.3.1 Método

Se determinará un método de evaluación para Grids Accesibles, basado en métodos actuales

para la evaluación de grids. Se aplicarán estas pruebas al prototipo desplegado de la 2da fase y

se elaborará un documento con los resultados de dichas pruebas.

3.3.2 Actividades

- Determinar el método de evaluación para Grids Accesibles.

- Evaluar el prototipo desplegado.

- Realizar el documento de resultados.


El resultado que se espera obtener es un documento con el resultado de las pruebas, y el modelo

evaluado.


Página 9

4 Gestión del Proyecto

4.1 Calendarización

Tabla 1: Actividades con su duración y fecha


Página 10

Figura 1: Diagrama Gantt del cronograma


Página 11

4.2 Presupuesto

Se plantea el siguiente presupuesto

Depreciación Computador Móvil

Costo $ 2,400,000.00

Años de depreciación 5

Costo de deprecia-ción por mes $ 40,000.00

Horas de uso al mes 160

Depreciación por uso $ 250.00

Depreciación Dispositivo Móvil

Costo $ 1,000,000.00

Años de depreciación 1

Costo de deprecia-ción por mes $ 83,333.33

Horas de uso al mes 160

Depreciación por uso $ 520.83

Tabla 2: Depreciación de Recursos

Recurso Horas Costo por hora Total

Roberto Garcia 1,208

hrs $12,500 $15,100,000

Búsqueda y lectura de bibliografía 160 hrs $12,500 $2,000,000

Determinar parámetros de compara-ción

160 hrs $12,500 $2,000,000

Análisis de resultados, según paráme-tros comparativos

160 hrs $12,500 $2,000,000

Aplicar metodología DAR 32 hrs $12,500 $400,000

Seleccionar herramienta(s) 8 hrs $12,500 $100,000

Realizar propuesta del modelo 160 hrs $12,500 $2,000,000

Preparar un prototipo del modelo 120 hrs $12,500 $1,500,000

Desplegar prototipo del modelo 120 hrs $12,500 $1,500,000

Determinar modelo de evaluación 80 hrs $12,500 $1,000,000

Evaluar prototipo desplegado 40 hrs $12,500 $500,000

Realizar documento de resultados 24 hrs $12,500 $300,000

Tabla 3: Presupuesto de recurso: Roberto García


Página 12


Computador Personal 1,208

hrs $250 $302,000

Búsqueda y lectura de bibliografía 160 hrs $250 $40,000

Determinar parámetros de compara-ción

160 hrs $250 $40,000

Análisis de resultados, según paráme-tros comparativos

160 hrs $250 $40,000

Aplicar metodología DAR 32 hrs $250 $8,000

Seleccionar herramienta(s) 8 hrs $250 $2,000

Realizar propuesta del modelo 160 hrs $250 $40,000

Preparar un prototipo del modelo 120 hrs $250 $30,000

Desplegar prototipo del modelo 120 hrs $250 $30,000

Determinar modelo de evaluación 80 hrs $250 $20,000

Evaluar prototipo desplegado 40 hrs $250 $10,000

Realizar documento de resultados 24 hrs $250 $6,000

Tabla 4: Presupuesto de recurso: Computador Personal


Móvil 688 hrs $520 $357,760

Realizar propuesta del modelo 160 hrs $520 $83,200

Preparar un prototipo del modelo 120 hrs $520 $62,400

Desplegar prototipo del modelo 120 hrs $520 $62,400

Determinar modelo de evaluación 80 hrs $520 $41,600

Evaluar prototipo desplegado 40 hrs $520 $20,800

Realizar documento de resultados 24 hrs $520 $12,480

Tabla 5: Presupuesto de recurso: Dispositivo móvil

Recurso Costo por

mes Total

Servicio Internet $115,000 $460,000

Servicios básicos $250,000 $1,000,000

Tabla 6: Presupuesto de Servicios


Página 13

Costo Total

$17,219,760.00 Tabla 7: Presupuesto total

Usando la leyenda:

Actividades Fase 1

Actividades Fase 2

Actividades Fase 3

Tabla 8: Leyenda de tablas de presupuesto

4.3 Análisis de Riesgos

Se identificaron los siguientes escenarios de riesgo. Para esto se aplicó una variación de la

metodología MAGERIT (España. Ministerio de Administraciones Públicas, 1999)

4.3.1 Variables cualitativas

A continuación se presenta la descripción de los valores asignados en el análisis cualitativo

PROBABILIDAD

Nombre Descripción Id

Raro No se ha observado en los últimos 5 años 1

Poco Probable No se ha observado en los últimos 3 años 2

Moderada No se ha observado en el último año 3

Probable Se observó en el último año 4

Frecuente Ocurre regularmente 5

Tabla 9: Variables de Probabilidad


Página 14

IMPACTO


Insignificante Las consecuencias presentan pérdidas mínimas 1

Menor

Se presentan pérdidas bajas pero su tratamiento y control es rápido y foca-lizado. 2

Mayor Se presentan pérdidas medias, su trata-miento es intensivo y focalizado 3

Material Sus consecuencias presentan perjuicios extensivos con pérdidas altas 4

Catastrófico

Las consecuencias amenazan la super-vivencia de la Corporación, perjuicios graves 5

Tabla 10: Variables de Impacto

CONTROLES


Excelente El control existe, es eficaz y siempre se aplica 5

Bueno El control existe, es eficaz, pero no siem-pre se aplica 4

Aceptable El control existe, se aplica, pero no siem-pre es eficaz 3

Deficiente El control existe, no siempre es eficaz y no siempre se aplica 2

Sin control El control no existe 1

Tabla 11: Variables de controles


Página 15

4.3.2 Mapas de calor

A continuación se presentan los mapas de calor usados en el análisis cualitativo.

Riesgo

Raro Poco Probable Moderada Probable Frecuente

Catastrófico 3 4 5 5 5

Material 3 3 4 4 5

Mayor 2 2 3 4 5

Menor 1 2 2 3 4

Insignificante 1 1 2 3 3

Raro Poco Probable Moderado Probable Frecuente

Tabla 12: Mapa de calor: Riesgo inherente

Riesgo Residual

Sin Control Deficiente Aceptable Bueno Excelente

Grave 5 5 5 4 3

Alto 4 4 4 3 2

Medio 3 3 3 2 1

Bajo 2 2 2 1 1

Muy Bajo 1 1 1 1 1

Sin Control Deficiente Aceptable Bueno Excelente

Tabla 13: Mapa de calor: Riesgo residual

1

Muy Bajo

2

Bajo

3

Medio

4

Alto

5

Muy Alto

Tabla 14: Código de colores

4.3.3 Escenarios de riesgo

A continuación se presentan los escenarios de riesgo asociados a este Trabajo de Grado


Página 16

Tabla 15: Escenarios de riesgo evaluados


Página 17

4.4 Derechos Patrimoniales

Debido a la intención que este trabajo de grado sea base o sea utilizado en trabajos al interior

de la universidad en un futuro, todos los derechos patrimoniales de los objetos creados durante

su ejecución serán de la Pontificia Universidad Javeriana.


Página 18

5 Marco Teórico / Estado del Arte

En el mundo actual existen millones de teléfonos inteligentes. Este número seguirá aumentando

en los próximos años. Se estima que para 2018 habrá aproximadamente 1.8 millardos de dis-

positivos de este tipo (IDC, 2014). En Colombia, el número de suscriptores de internet móvil

llegó 4.5 millones durante el 2014. Por primera vez sobrepasando el número de suscriptores a

internet fijo. Esto significaría que, por lo menos, existe ese número de teléfonos inteligentes

(MinTiC, 2014). Con el mundo conectándose más con el pasar de los años, surge una oportu-

nidad en el área de sistemas distribuidos y redes. Utilizando las propiedades de los dispositivos

móviles inteligentes, en especial su gran número. Es necesario determinar las particularidades

de un sistema que coordinara los recursos de los millones de dispositivos en el mundo para la

solución de problemas complejos.

En 1998 Ian Foster acuñó el término Grid Computing en su trabajo The grid: blueprint for a

new computing infrastructure, una infraestructura que brinda acceso a recursos computaciona-

les heterogéneos. Llega como una evolución de la tecnología de clústeres. Estos existían desde

la década de los 60’s y fueron creados por la necesidad de tener más recursos que los que ofrece

un computador, son una configuración de computadores orquestrados por un Middleware para

compartir sus recursos (Pfister, 1997). La grid se diferencia del clúster en que sus recursos se

encuentran geográficamente dispersos, no necesariamente pertenecen a una sóla organización.

En Colombia existe un proyecto entre varias universidades llamado Grid Colombia, suscrito a

la red Renata. Se basa en unir varios clusteres en varias ciudades del país en una sóla grid para

e-ciencia, promover la colabarción de distintas universidades, participación de proyectos a ni-

vel nacional e internacional (Renata, 2014). Al poder agregar recursos móviles e inalámbricos

el poder de cómputo potencial de la grid aumentaría en gran medida. El aumento dependería

de la cantidad de dispositivos móviles dispuestos a compartir sus recursos.

Otra forma de incluir dispositivos móviles en una grid es como interfaz con el usuario. Un

acceso de manera móvil a los recursos de una grid generaría mayor flexibildad y agilidad a la

hora de realizar cálculos complejos (Rajachandrasekar, 2009). Como el ejemplo presentado

anteriormente, para procesos complejos que la Grid Accesible pudiera resolver en segundos,

se podría presentar resultados a doctores sin que necesiten detenerse en un computador.

5.1 Fundamentos y conceptos relevantes para el proyecto.

5.1.1 Grids

Una grid es una arquitectura de hardware y software que provee acceso de manera confiable,

ubicua, consistente y barata a recursos computacionales y de almacenamiento, geográficamente

dispersos, pertenecientes a distintas organizaciones (Flynn, 1972). Esto significa que a una

misma grid, en este caso la Grid Colombia, pertenecen computadores en Bogotá de la Pontificia

Universidad Javeriana y la Universidad de los Andes, y en Barranquilla a la Universidad del

Norte (Renata, 2014).


Página 19

5.1.2 Grids emergentes

Las grids emergentes son las distintas tecnologías grid que están surgiendo en los últimos años.

Se dividen según cuatro dimensiones: Accesibilidad, Interactividad, fácil de gestionar y con-

centrados en el usuarios. Según estas dimensiones se toman cuatro tipos de grids emergentes,

las accesibles, las interactivas, las gestionables y las usuario-céntricas. En este trabajo de grado

tratará las Grids Accesibles, los otros tres tipos de grids estarán fuera del alcance (Kurdi,

Maozhen, & Al-Raweshidy, 2008).

5.1.3 Grids Accesibles

Tipo de grid emergente, se compone de las grids ad hoc, wireless y móviles. Se basan en el

acceso a los recursos, tanto de facilitar el acceso a los recursos de la grid como de facilitar el

acceso de recursos a la grid. Su naturaleza es dinámica, resultante de la cantidad de cambios

que sufre su estructura a lo largo del tiempo debido a nodos entrando y saliendo, apagándose y

moviéndose. La accesibilidad que brinda da lugar a nuevas aplicaciones en situaciones de emer-

gencia y lugares alejados. (Kurdi, Maozhen, & Al-Raweshidy, 2008).

5.1.4 Grids ad hoc

Una grid ad hoc es la organización espontánea de nodos heterogéneos cooperativos. Esta orga-

nización es una comunidad lógica sin infraestructura pre-configurada (Amin, Laszewski, &

Mikler, 2004). También se define como un ambiente de grid sin infraestructura, que todos sus

miembros son móviles y pertenecientes a distintas organizaciones aunque esta estructura toma

nombre de grid ad hoc móvil para otros autores (Kurdi, Maozhen, & Al-Raweshidy, 2008). Su

principal reto es la topología dinámica que tiene, debido a los cambios que se expone en Grids

Accesibles. Se han presentado varias arquitecturas, una de ellas es construir de manera diná-

mica un enlace central usando nodos con altos recursos computacionales (Marinescu,

Marinescu, Ji, Boloni, & Siegel, 2003).

5.1.5 Grids wireless

Son aquellas grids que entre sus miembros tiene dispositivos inalámbricos. Se hace la diferen-

cia entre la grid wireless y la grid de acceso wireless. La grid wireless es aquella que conecta

recursos de manera inalámbrica, estos pueden ser fijos o móviles (Kurdi, Maozhen, & Al-

Raweshidy, 2008). La grid de acceso wireless presenta los dispositivos inalámbricos única-

mente como dispositivos de acceso (Srinivasan, 2005). Los problemas a los que se enfrenta son

por las redes inalámbricas, ancho de banda pequeño, seguridad, latencia, choques (Junseok &

Aravamudham, 2004).

5.1.6 Grids móviles

Existe una situación similar a las wireless, se presentan las grids móviles, y las grids de acceso

móvil. La primera se trata de usar dispositivos móviles como recursos computacionales, exten-

diendo de una grid tradicional (Ohta, Yoshikawa, Nakagawa, & Inamura, 2005). La segunda

se trata de una grid a la que se accede por medio de un dispositivo móvil (Sajjad, Jameel, Kalim,

Lee, & Lee, 2005). Se han propuesto distintas técnicas para establecer este tipo de grids, cen-

tralizada, P2P, agentes móviles, middleware, entre otras (Kurdi, Maozhen, & Al-Raweshidy,

2008).


Página 20

5.2 Trabajos Importantes en el área

A continuación se expondrán varios proyectos que se han realizado en torno a Grids Accesibles.

5.2.1 Akogrimo

Proyecto financiado a través de CORDIS (Community Research and Development Information

Service), inició en el 2004 con participación de organizaciones de toda Europa. Tiene el obje-

tivo de desplegar una grid ubicua formada de manera ad hoc para la solución de problemas

complejos al acceso de todos (Community Research and Development Information Service,

2002).

5.2.2 MoGrid

Middleware para coordinar tareas distribuidas entre dispositivos móviles en una arquitectura

P2P, se compone de dos fases. Primero se descubre los recursos necesarios, luego se registra

una tarea a los participantes según los recursos disponibles (Lima, y otros, 2005).

5.2.3 MiPeG

A middleware infrastructure for pervasive grids por sus siglas en inglés. Presenta un middle-

ware para lo que llaman grid ubicua, que definen de la misma manera que la Grid Accesible.

Consiste en cuatro servicios básicos: Integrar dispositivos móviles, proveer contexto, gestionar

sesiones de usuarios móviles y distribuir y ejecutar tareas en los dispositivos (Coronato & De

Pietro, 2008).

5.2.4 MORE

Middleware para adaptar servicios web a sistemas embedidos, facilitando la construcción de

sistemas de información móviles. Combina los servicios web con los sistemas embebidos para

facilitar la integración de dispositivos heterogéneos (Wolff, Michaelis, Schmutzler, &

Wietfeld, 2007).

5.2.5 Mobile OGSI.NET

Extiende una implementación de OGSI.NET para construir una grid móvil. Teniendo en cuenta

las limitantes de los dispositivos móviles. OGSI.NET es un proyecto para la formación de grids

(Chu & Humpfrey, 2004).

5.2.6 The Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC)

Se trata de una infraestructura open source creada en la universidad Berkeley de California. Se

soporta de la computación voluntaria, en la que el público instala un programa, en este caso un

salvapantallas, que hará uso de sus recursos en una grid. BOINC se compone de tres partes

simples. El cliente core coordina las tareas en la grid. El componente GUI provee una interfaz

para la gestión del cliente core. Y el salvapantallas, que se ejecuta en los recursos cuando no

se están usando, y al hacerlo comparte estos recursos en la grid (BOINC, 2013).


Página 21

5.2.7 MADAM

Llamada Mobility and Adaptation Enabling Middleware, es un proyecto coordinado por el Si-

mula Research Laboratory de Noruega y cuenta con miembros de toda Europa. Inicia en 2004

buscando crear un middleware que ayude a la formación de grids móviles y ubicuas, solucio-

nando los problemas de heterogeneidad de los dispositivos y la naturaleza dinámica de ellos

(Eliassen, 2005).

5.2.8 OurGrid

Es un middleware open source basada en arquitectura Peer-to-Peer, presenta la capacidad de

crear grids P2P. Escrito en Java tiene cuatro componentes: Broker, Peer, Worker y Discovery

Service. El Broker es el usuario que accede a la grid para utilizar los recursos, monitorear y

registrar tareas. El Worker es el nodo que comparte sus recursos para ejecutar las tareas. El

Peer es el nodo que coordina el uso de workers. Y Discovery Service se encarga de conectar

varias organizaciones de Broker-Worker-Peer entre sí (OurGrid).

5.3 Glosario

Grids: Una grid computacional es infraestructura hardware y software que proveen acceso

confiable, consistente, ubicuo y barato a recursos computacionales heterogéneos, geográfica-

mente dispersos y no necesariamente miembros de la misma (Foster & Kesselman, The grid:

blueprint for a new computing infrastructure, 1998).

Grid Accesible: Grids en las que se da acceso desde algún dispositivo a recursos sin importar

las capacidades físicas, y ubicación geológica de este (Kurdi, Maozhen, & Al-Raweshidy,

2008).

Procesamiento en paralelo: Modo de procesamiento en el que un proceso se divide en partes,

que luego son ejecutadas simultáneamente en procesadores distintos. Se realizan cálculos de

manera simultánea (Almasi & Gottlieb, 1989). Se aceptan cuatro clasificaciones SISD, SIMD,

MISD, MIMD (Flynn, 1972).

SISD: Single Instruction Single Data, es una computadora normal sin paralelismo (Flynn,

1972).

SIMD: Single Instruction Multiple Data, se trata de procesar varias fuentes de datos con un

solo conjunto de procesamiento (Flynn, 1972).

MISD: Multiple Instruction Single Data, arquitectura en la cual varios procesadores están ope-

rando sobre la misma información, usada sobre todo para detección de errores (Flynn, 1972).

MIMD: Multiple Instruction Multiple Data, múltiples procesadores independientes ejecutando

de manera simultánea diferentes conjuntos de datos (Flynn, 1972).

Red ad-hoc: Red en la que todos los dispositivos tienen un mismo estatus y se compone de

todos los que se encuentren en rango. No hay dispositivos especializados en diferentes tareas

(Toh, 2002).

Metodología DAR: Decission Analysis and Resolution, DAR por sus siglas en inglés es una

metodología cuyo objetivo es la evaluación de decisiones y soluciones propuestas. Esto asegura

un proceso de decisión controlado en vez de reaccionario. (The Process Group, 2005).


Página 22

6 Referencias y Bibliografía

6.1 Referencias

ABI Research. (2014). Market research. Obtenido de Mobile Devices Market Sizing and

Share: https://www.abiresearch.com/market-research/product/1021334-mobile-

devices-market-sizing-and-share

Ahuja, S. P., & Myers, R. J. (2006). A Survey on Wireless Grid Computing. The Journal of

Supercomputing, 37(1), 3-21.

Almasi, G. S., & Gottlieb, A. (1989). Highly parallel computing. Redwood City, CA, USA:

Benjamin-Cummings Publishing Co., Inc.

Amin, K., Laszewski, G., & Mikler, A. R. (2004). Toward an Architecture for Ad Hoc Grids. IN

12TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED COMPUTING AND

COMMUNICATIONS (ADCOM 2004), (págs. 15-18). AHMEDABAD.

Bernman, F., Fox, G., & Hey, A. (2003). Grid Computing: Making the Global Infrastructure a

Reality. John Wiley and Sons.

BOINC. (21 de Julio de 2013). How BOINC works. Obtenido de BOINC - Open-source software

for volunteer computing and grid computing:

https://boinc.berkeley.edu/wiki/How_BOINC_works

Chu, C. D., & Humpfrey, M. (2004). Mobile OGSI.NET: Grid Computing on Mobile Devices.

Proceedings of the 5th IEEE/ACM International Workshop on Grid Computing.

Pittsburgh, PA.: IEEE.

Community Research and Development Information Service. (2002). Access to knowledge

through the Grid in a mobile world - Akogrimo. Community Research and

Development Information Service.

Coronato, A., & De Pietro, G. (2008). MiPeG: A middleware infrastructure for pervasive

grids. Future Generation Computer Systems, 24(1), 17–29.

Eliassen, F. (2005). MADAM:Mobility and adaptation. Oslo, Noruega: Simula Research

Laboratory.

España. Ministerio de Administraciones Públicas. (1999). MAGERIT: Metodología de Análisis

y Gestión de Riesgos de los Sistemas de Información. Ministerio de Administraciones

Públicas.


Página 23

Flynn, M. (1972). Some Computer Organizations and Their Effectiveness. Computers, IEEE

Transactions on, C-21(9), 948 - 960.

Foster, I., & Kesselman, C. (1998). The grid: blueprint for a new computing infrastructure.

Foster, I., & Kesselman, C. (s.f.). The History of the Grid.

Gang, L. (2009). A Survey on Wireless Grids and Clouds. Grid and Cooperative Computing,

2009. GCC '09. Eighth International Conference on (págs. 261 - 267). Lanzhou,

Gansu: IEEE.

Hijab, M. (2011). Resource discovery in wireless, mobile and ad hoc grids — Issues and

challenges. Advanced Communication Technology (ICACT), 2011 13th International

Conference on (págs. 502 - 505). Seoul: IEEE.

IDC. (2014). Worldwide Smartphone Growth Forecast to Slow from a Boil to a Simmer as

Prices Drop and Markets Mature, According to IDC . FRAMINGHAM, Mass: IDC.

Junseok, H., & Aravamudham, P. (2004). Middleware services for P2P computing in wireless

grid networks. Internet Computing, IEEE, 8(4), 40 - 46.

Kurdi, H., Maozhen, L., & Al-Raweshidy, H. (2008). A Classification of Emerging and

Traditional Grid Systems. IEEE Distributed Systems Online, 9(3).

Lima, L. S., Gomes, A. S., Ziviani, A., Endler, M., Soares, L. F., & Schulze, B. (2005). Peer-to-

peer resource discovery in mobile Grids. MGC '05 Proceedings of the 3rd

international workshop on Middleware for grid computing (págs. 1-6). New York, NY,

USA: ACM.

Manvi, S. S., & Birje, M. N. (2010). A Review on Wireless Grid Computing. International

Journal of Computer and Electrical Engineering, 2(3), 469-474.

Marinescu, D. C., Marinescu, G. M., Ji, Y., Boloni, L., & Siegel, H. J. (2003). Ad hoc grids:

communication and computing in a power constrained environment. Performance,

Computing, and Communications Conference, 2003. Conference Proceedings of the

2003 IEEE International (págs. 112-122). Orlando, FL, USA: IEEE.

MinTiC. (2014). Por primera vez en Colombia hay más suscriptores en Internet móvil que fijo.

Bogotá: MinTiC.

Ohta, K., Yoshikawa, T., Nakagawa, T., & Inamura, H. (2005). Design and implementation of

mobile grid middleware for handsets. Parallel and Distributed Systems, 2005.

Proceedings. 11th International Conference on (Volumen 2) (págs. 679 - 683). IEEE.

OurGrid. (s.f.). Overview. Obtenido de OurGrid: http://www.ourgrid.org/overview.php


Página 24

Pfister, G. (1997). In Search of Clusters 2nd Ed. Prentice-Hall, Inc.: Upper Saddle River, NJ,

USA.

Rajachandrasekar, R. (2009). Mobile Device Interface to Access Computational Grid.

Advances in Recent Technologies in Communication and Computing, 2009. ARTCom

'09. International Conference on (págs. 363 - 365). Kottayam, Kerala: IEEE.

Renata. (2014). Proyectos. Obtenido de Grid Colombia:

https://www.renata.edu.co/index.php/component/content/article/18-

proyectos/6124-grid-colombia.html

RISC. (s.f.). Grid Colombia project. Recuperado el 13 de 5 de 2015, de http://www.risc-

project.eu/initiatives/grid-colombia-project/

Rodriguez, J., Zunino, A., & Campo, M. (2011). Introducing mobile devices into Grid systems:

a survey. International Journal of Web and Grid Services, 7(1), 1-40.

Sajjad, A., Jameel, H., Kalim, U., Lee, Y.-K., & Lee, S. (2005). A component-based architecture

for an autonomic middleware enabling mobile access to grid infrastructure. EUC'05

Proceedings of the 2005 international conference on Embedded and Ubiquitous

Computing (págs. 1225-1234 ). Heidelberg, DE: Springer-Verlag Berlin.

SAS. (8 de Junio de 2010). What Business Problems Can a Grid Solve?, Third. Obtenido de

Grid Computing in SAS(R) 9.2:

http://support.sas.com/documentation/cdl/en/gridref/63292/HTML/default/viewer

.htm#p0sipxlv4l39gbn1ag24p3i1imbu.htm

Schalkoff, R. J. (1989). Digital image processing and computer vision. Michigan: John Wiley &

Sons Australia, Limited.

Shah, S. C. (2013). Mobile Ad Hoc Computational Grid: Opportunities and Challenges.

MILCOM 2013 - 2013 IEEE Military Communications Conferense, (págs. 848-857).

Squyres, J., Lumsdaines, A., McCandless, B., & Stevenson, R. (1996). Parallel and Distributed

Algorithms for High speed Image Processing. Computer Science and Engineering

technical report TR, 12.

Srinivasan, S. H. (2005). Pervasive wireless grid architecture. Wireless On-demand Network

Systems and Services, 2005. WONS 2005. Second Annual Conference on (págs. 83-

88). IEEE.

The Process Group. (October de 2005). DECISION ANALYSIS AND RESOLUTION PROCESS.

newsletter, págs. Vol. 12, No. 2.

Toh. (2002). Ad hoc mobile wireless networks : protocols and systems. Upper Saddle River,

NJ: Prentice Hall PTR.


Página 25

Wolff, A., Michaelis, S., Schmutzler, J., & Wietfeld, C. (2007). Network-centric Middleware

for Service Oriented Architectures across Heterogeneous Embedded Systems. EDOC

Conference Workshop, 2007. EDOC '07. Eleventh International IEEE (págs. 105 - 108).

Annapolis, MD: IEEE.

6.2 Bibliografía Propuesta para el desarrollo del Trabajo de Grado

Bonetto, P., Oliva, G., & Formiconi, A. R. (2003). MedIGrid: a medical imaging environment

based on a grid computing infrastructure. In Proceedings of the 25th Annual International Con-

ference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2003 (Vol. 2, pp. 1338–

1341 Vol.2). http://doi.org/10.1109/IEMBS.2003.1279543

Cambazoglu, B. B., Sertel, O., Kong, J., Saltz, J., Gurcan, M. N., & Catalyurek, U. V. (2007).

Efficient Processing of Pathological Images Using the Grid: Computer-aided Prognosis of Neu-

roblastoma. In Proceedings of the 5th IEEE Workshop on Challenges of Large Applications in

Distributed Environments (pp. 35–41). New York, NY, USA: ACM.

http://doi.org/10.1145/1273404.1273408

Chao, C.-M., Sheu, J.-P., & Hu, C.-T. (2003). Energy-conserving grid routing protocol in mo-

bile ad hoc networks. In 2003 International Conference on Parallel Processing, 2003. Proce-

edings (pp. 265–272). http://doi.org/10.1109/ICPP.2003.1240589

Chen, J., Paris, S., & Durand, F. (2007). Real-time Edge-aware Image Processing with the

Bilateral Grid. In ACM SIGGRAPH 2007 Papers. New York, NY, USA: ACM.

http://doi.org/10.1145/1275808.1276506

Huang, H. K., Zhang, A., Liu, B., Zhou, Z., Documet, J., King, N., & Chan, L. W. C. (2005).

Data Grid for Large-scale Medical Image Archive and Analysis. In Proceedings of the 13th

Annual ACM International Conference on Multimedia (pp. 1005–1013). New York, NY, USA:

ACM. http://doi.org/10.1145/1101149.1101357

Liao, W. H., Sheu, J. P., & Tseng, Y. C. (2001). GRID: A fully location-aware routing protocol

for mobile ad hoc networks. Telecommunication Systems, 18(1-3), 37–60.

http://doi.org/10.1023/A:1016735301732

McKnight, L. W., Howison, J., & Bradner, S. (2004). Wireltess grids distributed resource sha-

ring by mobile, nomadic and fixed devices. Ieee Internet Computing, 8(4), 24–31.

http://doi.org/10.1109/MIC.2004.14

Naik, K. J., & Satyanarayana, N. (2013). A novel fault-tolerant task scheduling algorithm for

computational grids. In 2013 15th International Conference on Advanced Computing Techno-

logies (ICACT) (pp. 1–6). http://doi.org/10.1109/ICACT.2013.6710529

Parichehreh, A., Javadi, B., & Jafarzadeh, O. (2010). Multi-level zone based hybrid service

discovery protocol for mobile ad-hoc grid. In 2010 2nd International Conference on Future

Computer and Communication (ICFCC) (Vol. 1, pp. V1–391–V1–395).

http://doi.org/10.1109/ICFCC.2010.5497763


Página 26

Ragan-Kelley, J., Adams, A., Paris, S., Levoy, M., Amarasinghe, S., & Durand, F. (2012).

Decoupling Algorithms from Schedules for Easy Optimization of Image Processing Pipelines.

ACM Trans. Graph., 31(4), 32:1–32:12. http://doi.org/10.1145/2185520.2185528

Saga, K., Aida, K., & Miura, K. (2011). Mutual Job Submission Architecture That Considered

Workload Balance Among Computing Resources in the Grid Interoperation. In Proceedings of

the 2011 IEEE/ACM 12th International Conference on Grid Computing (pp. 19–25). Washing-

ton, DC, USA: IEEE Computer Society. http://doi.org/10.1109/Grid.2011.12

Song, B., Yang, G., & Fang, Q. (2007). Improving the Performance of MPI Applications over

Computational Grid. In Sixth International Conference on Grid and Cooperative Computing,

2007. GCC 2007 (pp. 799–806). http://doi.org/10.1109/GCC.2007.80

Tang, J., & Zhang, M. (2006). An Agent-based Peer-to-peer Grid Computing Architecture:

Convergence of Grid and Peer-to-peer Computing. In Proceedings of the 2006 Australasian

Workshops on Grid Computing and e-Research - Volume 54 (pp. 33–39). Darlinghurst, Aus-

tralia, Australia: Australian Computer Society, Inc. Retrieved from http://dl.acm.org/cita-

tion.cfm?id=1151828.1151833

Thain, D., Tannenbaum, T., & Livny, M. (2005). Distributed computing in practice: the Condor

experience. Concurrency and Computation-Practice & Experience, 17(2-4), 323–356.

http://doi.org/10.1002/cpe.938

Tsai, H.-W., Chen, T.-S., & Chu, C.-P. (2009). Service Discovery in Mobile Ad Hoc Networks

Based on Grid. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 58(3), 1528–1545.

http://doi.org/10.1109/TVT.2008.928003

Propuesta para Trabajo de Grado - …pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1530IN03/docs/PropuestaTG ....

Documents

Transcript of Propuesta para Trabajo de Grado - …pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1530IN03/docs/PropuestaTG ....