[en] The rapid increase in the computational demands of science has lead to a pronounced growth in the performance offered by supercomputers. As High Performance Computing (HPC) systems grow larger, including more hardware components of different types, the system's failure rate becomes higher. Efficient fault tolerance techniques are essential not only to ensure the execution completion but also to save energy. Checkpoint/restart is one of the most popular fault tolerance techniques. However, most of the research in this field is focused on stop-and-restart strategies for distributed-memory applications in the event of fail-stop failures. Thís thesis focuses on the implementation of application-level checkpoint/restart solutions for the most popular parallel programming models used in HPC. Hence, we have implemented checkpointing solutions to cope with fail-stop failures in hybrid MPI-OpenMP applications and OpenCL-based programs. Both strategies maximize the restart portability and malleability, ie., the recovery can take place on machines with different CPU / accelerator architectures, and/ or operating systems, and can be adapted to the available resources (number of cores/accelerators). Regarding distributed-memory applications, we propose a resilience solution that can be generally applied to SPMD MPI programs. Resilient applications can detect and react to failures without aborting their execution upon fail-stop failures. Instead, failed processes are re-spawned, and the application state is recovered through a global rollback. Moreover, we have optimized this resilience proposal by implementing a local rollback protocol, in which only failed processes rollback to a previous state, while message logging enables global consistency and further progress of the computation. Finally, we have extended a checkpointing library to facilitate the implementation of ad hoc recovery strategies in the event of soft errors) caused by memory corruptions. Many times, these errors can be handled at the software-Ievel, tIms, avoiding fail-stop failures and enabling a more efficient recovery.

[gl] As necesidades computacionais das distintas ramas da ciencia medraron enormemente nos últimos anos, o que provocou un gran crecemento no rendemento proporcionado polos supercomputadores. Cada vez constrúense sistemas de computación de altas prestacións de maior tamaño, con máis recursos hardware de distintos tipos, o que fai que as taxas de fallo destes sistemas tamén medren. Polo tanto, o estudo de técnicas de tolerancia a fallos eficientes é indispensábel para garantires que os programas científicos poidan completar a súa execución, evitando ademais que se dispare o consumo de enerxía. O checkpoint/restart é unha das técnicas máis populares. Sen embargo, a maioría da investigación levada a cabo nas últimas décadas céntrase en estratexias stop-and-restart para aplicacións de memoria distribuída tralo acontecemento dun fallo-parada. Esta tese propón técnicas checkpoint/restart a nivel de aplicación para os modelos de programación paralela roáis populares en supercomputación. Implementáronse protocolos de checkpointing para aplicacións híbridas MPI-OpenMP e aplicacións heteroxéneas baseadas en OpenCL, en ámbolos dous casos prestando especial coidado á portabilidade e maleabilidade da solución. En canto a aplicacións de memoria distribuída, proponse unha solución de resiliencia que pode ser empregada de forma xenérica en aplicacións MPI SPMD, permitindo detectar e reaccionar a fallos-parada sen abortar a execución. Neste caso, os procesos fallidos vólvense a lanzar e o estado da aplicación recupérase cunha volta atrás global. A maiores, esta solución de resiliencia optimizouse implementando unha volta atrás local, na que só os procesos fallidos volven atrás, empregando un protocolo de almacenaxe de mensaxes para garantires a consistencia e o progreso da execución. Por último, propónse a extensión dunha librería de checkpointing para facilitares a implementación de estratexias de recuperación ad hoc ante conupcións de memoria. En moitas ocasións, estos erros poden ser xestionados a nivel de aplicación, evitando desencadear un fallo-parada e permitindo unha recuperación máis eficiente.