Tratamento Flexível e Eficiente da Migração de Objetos Java em Aplicações Bulk Synchronous Parallel

Migração de processos é um pertinente mecanismo para oferecer balanceamento dinâmico de carga, principalmente em ambientes dinâmicos e heterogêneos. Em especial, esse tópico é importante para aplicações BSP (Bulk Synchronous Parallel) uma vez que elas compreendem execuções em fases, onde o tempo de cada superetapa é determinado pelo processo mais lento. Nesse contexto, esse trabalho apresenta o sistema jMigBSP. Ele permite a escrita de aplicações BSP em Java e seu diferencial diz respeito às facilidades de reescalonamento de objetos em duas maneiras: (i) usando diretivas de migração no código da aplicação e; (ii) através do balanceamento de carga automático em nível de middleware. Além das abordagens de reescalonamento, jMigBSP facilita a interação entre os objetos através de métodos para comunicação assíncrona e one-sided. O desenvolvimento de jMigBSP foi guiado pelas ideias de eficiência e flexibilidade. Em primeiro lugar, a eficiência é marcada pela preocupação com o seu desempenho se comparado com linguagens compiladas, bem como no próprio algoritmo de reescalonamento. Além disso, a flexibilidade está presente no tratamento do reescalonamento automático de objetos. A avaliação de jMigBSP compreendeu o desenvolvimento e a execução de duas aplicações BSP em um ambiente multicluster: (i) transformada rápida de Fourier e; (ii) compressão de imagens. Duas heurísticas para a seleção dos objetos candidatos à migração foram aplicadas na avaliação. A primeira seleciona um objeto BSP com o maior valor de PM (Potencial de Migração). A segunda escolhe uma percentagem de objetos baseado no maior PM. Os resultados mostram que jMigBSP oferece a oportunidade de ganhos de desempenho sem alterações no código da aplicação. jMigBSP torna possível ganhos de desempenho na casa de 29%, bem como produz uma baixa sobrecarga quando comparado com uma biblioteca de código nativo. Além disso, uma sobrecarga média de 5,52% foi observada no algoritmo de reescalonamento. Em geral, os resultados obtidos mostram na prática a teoria da migração de processos, onde aplicações computacionalmente intensivas (CPU-bound) são mais beneficiadas com a transferência de entidades (processos, tarefas, objetos etc.) para processadores mais rápidos. Considerando que a seleção de uma percentagem de objetos para migração se mostrou uma heurística eficiente, trabalhos futuros compreendem o desenvolvimento de outras que selecionam uma coleção de objetos sem a necessidade de parâmetros particulares para o reescalonador.