Veri grid sistemlerinde gerçek-zamanlı veri yönetimi
Real-time data management in data grid systems
Yazar: MUSTAFA MÜJDAT ATANAK
Danışman: DOÇ. DR. ATAKAN DOĞAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bilgi iletimi = Information transmission ; Bilgi sistemleri = Information systems ; Telekomünikasyon = Telecommunication

Özet:
Bilimsel ve ticari uygulamaların ihtiyaç duydukları işlem gücü, veri depolama alanı ve ağ bant genişliği gereksinimi, gün geçtikçe artmaktadır. Bu gereksinimlerin karşılanması için, binlerce işlemciyi ortak bir uygulama çatısı altında çalıstırabilen Veri Grid sistemleri geliştirilmektedir. Yüksek miktarlarda verinin işlenmesini gerektiren veri yoğun uygulamalar, artan sıklıkta gerçek-zaman kriterine gereksinim duymaktadırlar. Gerçek-zamanlı uygulamalar adı verilen bu uygulamaların, belirli bir son zamandan önce tamamlanmalarıgerekmektedir. Gerçek-zamanlı uygulamaları çalıştıran Veri Grid sistemlerinin performansları, iş çizelgeleme, veri dağıtımı, veri kopyalama ve ön rezervasyon sistemi gibi mekanizmalardan etkilenmektedir. Bu çalışmada, yukarıdaki dört unsuru da barındıran bir Veri Grid sistemi modeli sunulmuştur. Önerilen modelde, Veri Grid sistemini oluşturan servisler ve servisler arası etkileşimler tanımlanmıştır. Önerilen model, hiyerarşik iş çizelgeleme, hiyerarsik veri dağıtımı, çekme tabanlı, itme tabanlı dağıtık ve itme tabanlı merkezi veri kopyalama modellerini desteklemektedir. Ayrıca, önerilen modelde, sistemüzerinde bulunan kaynakların önceden rezerve edilebilmesi için bir sistem geliştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları için üç veri erisim düzeni (rassal, geometrik ve zipf) ve iki veri organizasyon modeli (federatif ve hiyerarşik) tanımlanmıştır. Rand, EDF, MCTF, MCwDP, MMwDP iş çizelgeleme algoritmaları önerilmiş ve performans ölçümleri yapılmıştır. Gerçek-zamanlı veri transferi isteklerinin bir rotadan (RTU/DDP) veya birden fazla rotadan (RTS/DDP) karşılanması problemi tanıtılmış, her iki problemin çözümü için de keşifsel yaklaşımlar önerilmiştir. Veri dağıtımı problemi için önerilen SP_MinHop, SP_MinDelay, SP_MinMin, SP_MinCon, MinHop/FPF, MinDelay/FPF, MinMin/FPF, MinCon/FPF, IO_UFF, MNOFF, MOFF, GA, kSP, kDP, ESMP, BSMP algoritmalarının performans ölçümleri yapılmıştır. Farklı verikopyalama modelleri için algoritmalar geliştirilmiş ve önerilen MRD, RT_DIW ve RT_CENT algoritmalarının performans ölçümleri yapılmıştır.

Abstract:
scientific and commercial applications are increasing. In order to meet these requirements, Data Grid systems that orchestrates thousands of processors under a common application framework are developed. Data intensive applications that require large datasets to be processed, comes with real-time requirements withincreasing frequency. These applications are called real-time applications and they come with a predefined deadline before which the applications should be completed. The performances of Data Grid systems that runs real-time applications are affected by the underlying job scheduling, data dissemination, data replication and advance reservation mechanisms. A Data Grid system model that incorporates all these components is presented in this study. In the proposed model, services that constitutes the Data Grid system and inter service interationsare defined. In the proposed model, hierarchical job scheduling, hierarchical data dissemination, pull based, push based distributed and push based centralized data replication models are supported. Furthermore, in the proposed model, an advance reservation system is devised to enable advance reservation of the system resources. Three data access profiles (random, geometric, and zipf) and two data organization models (federative and hierarchical) are defined. Rand, EDF, MCTF,MCwDP, MMwDP job scheduling algorithms are proposed and performances are measured. The problems of satisfying real-time data transfer requests via one (RTU/DDP) or more paths (RTS/DDP) are introduced. SP_MinHop, SP_MinDelay, SP_MinMin, SP_MinCon, MinHop/FPF, MinDelay/FPF, MinMin/FPF, MinCon/FPF, IO_UFF, MNOFF, MOFF, GA, kSP, kDP, ESMP, BSMP heuristic algorithms are proposed for data dissemination problem andperformances are measured. Algorithms for various data replication models are developed and performance measurements of the proposed MRD, RT_DIW and RT_CENT algorithms are shown.