Typed Groups for the Grid

Laurent Baduel (1)

1 OASIS - Active objects, semantics, Internet and security

Group communication is a crucial feature for high-performance and Grid computing. While previous works and libraries proposed such a characteristic, the use of groups imposed specific constraints on programmers, for instance the use of dedicated interfaces to trigger group communications; this thesis presents a more flexible mechanism. More specifically, it proposes a scheme where, given a Java class, one can initiate group communications using the standard public methods of the class together with the classical dot notation; in that way, group communications remain typed. Furthermore, groups are automatically constructed to handle the result of collective operations, providing an elegant and effective way to transparently gather operations. This group communication system is based on a Meta-Object Protocol. This system allows an object notation and a dynamic management of the results (ex: B groupB = groupA.foo();). This flexibility also allows to handle results that are groups of remotely accessible objects, and to use a group as a means to dispatch different parameters to different group members. In addition, hierarchical groups can be easily and dynamically constructed; an important feature to achieve the use of several clusters in Grid computing. Performance measures and a numerical software demonstrate the viability of the approach. Last works led to an Object-Oriented SPMD (Single Program Multiple Data) programming style, based on the typed group communication, which allows extended numerical programming abilities while keeping all the benefit of the typed approach. For this, the objects groups supporting the distributed computation can also be further organized according to a topology, i.e. adding the notion of an ID for each member in the SPMD group and the way to easily reference its neighbors. Collective operations were revisited and extended with barrier synchronization such as providing a complete Object-Oriented SPMD model.

La communication de groupe est un dispositif crucial pour le calcul haute performance notamment sur les grilles de calculs. Tandis que les bibliothèques issues des travaux antérieurs imposent des contraintes spécifiques aux programmeurs (par exemple l'utilisation d'interfaces consacrées) pour effectuer des communications de groupes, cette thèse présente un mécanisme qui se veut plus flexible. En particulier, nous proposons un modèle, où, étant donnée une classe Java, les communications de groupes sont déclanchées par appel aux méthodes publiques de la classe en conservant la notation pointée; de cette façon les communications et les groupes deviennent typés. De plus, des groupes sont automatiquement construits pour collecter les résultats d'une opération collective. Ce système est basé sur un Protocole à Méta-Objets. Cela permet une notation objet et une gestion dynamique des résultats (ex: B groupB = groupA.foo();). Cette flexibilité permet également de gérer les résultats qui sont eux mêmes des groupes d'objets accessibles à distance, et d'utiliser un groupe comme paramètre d'appel de méthode pour que ses membres soient distribués entre les membres d'un groupe d'appel. De plus, des groupes hiérarchiques peuvent être facilement et dynamiquement construits : une importante fonctionnalité de déploiement dans un contexte de grilles. Des mesures de performances et une application numérique démontrent la viabilité de l'approche. Nos derniers travaux mènent à un style de programmation SPMD (Single Program Multiple Data) orienté-objet basé sur les communications de groupes typés et qui permet un contrôle étendu sur des applications de calculs intensifs tout en préservant les bénéfices d'une approche typée. Les groupes d'objets soutenant le calcul distribué sont organisés selon une topologie, c'est à dire l'ajout de la notion d'une identification pour chaque membre dans le groupe SPMD et la possibilité de référencer facilement ses voisins. Les opérations collectives ont été revisitées et étendues par des barrières de synchronisation de façon à fournir un modèle complet de programmation SPMD orienté-objet.

Mots clés: Group communication; Object-oriented programming; Middleware; Grid computing

Mots clés: Communication de groupe; Programmation orienté-objet; Intergiciel; Calcul sur grille

Domaines: Modélisation et simulation

Laurent Baduel. Typed Groups for the Grid. Modeling and Simulation. Université Nice Sophia Antipolis, 2005. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009757⟩