La collecte de l'eau: directives pour de bonnes pratiques

La collecte de l’eau est réalisée avec succès depuis des millénaires dans les régions du monde entier – certaines interventions récentes ont également eu un impact local significatif. Pourtant, le potentiel de cette technique reste largement inconnu, non reconnu et non apprécié. Il est temps de transposer à plus grande échelle les « bonnes pratiques » de collecte de l’eau, celles qui ont survécu au temps ou qui ont émergé des nouvelles expériences, après des décennies de focalisation presque exclusive sur la maîtrise des flux d’eau douce dans les rivières et les lacs grâce à des investissements dans des infrastructures d’irrigation.La collecte de l’eau offre des opportunités sous-exploitées pour les systèmes principalement d’exploitation pluviale des zones arides dans le monde en développement. Celle-ci fonctionne mieux précisément dans les zones où la pauvreté rurale est la pire. Quand elle est bien réalisée, son impact est à la fois de réduire la faim et de lutter contre la pauvreté, tout en améliorant la résilience de l’environnement. Ces connaissances sur les technologies de collecte d’eau et sur les milieux dans lesquels elles ont tendance à donner de meilleurs résultats, représentent une véritable richesse cachée. Pour la première fois, ces connaissances sont traitées, rassemblées et rendues disponibles à travers un tel outil organisé, illustré et instructif reliant les technologies aux réseaux des connaissances, outil qui servira aux utilisateurs présumés de ces directives pratiques pour mieux comprendre et mettre en oeuvre leurs choix

Experiences with OpenMP in tmLQCD

An overview is given of the lessons learned from the introduction of multi-threading using OpenMP in tmLQCD. In particular, programming style, performance measurements, cache misses, scaling, thread distribution for hybrid codes, race conditions, the overlapping of communication and computation and the measurement and reduction of certain overheads are discussed. Performance measurements and sampling profiles are given for different implementations of the hopping matrix computational kernel.

Persistent Caching in Information-Centric Networks

Information-centric networking (ICN) is a new communication paradigm that aims at increasing security and efficiency of content delivery in communication networks. In recent years, many research efforts in ICN have focused on caching strategies to reduce traffic and increase overall performance by decreasing download times. Since caches need to operate at line speed, they have only a limited size and content can only be stored for a short time. However, if content needs to be available for a longer time, e.g., for delay-tolerant networking or to provide high content availability similar to content delivery networks (CDNs), persistent caching is required. We base our work on the Content-Centric Networking (CCN) architecture and investigate persistent caching by extending the current repository implementation in CCNx. We show by extensive evaluations in a YouTube and webserver traffic scenario that repositories can be efficiently used to increase content availability by significantly increasing cache hit rates.

How narcissistic self-construction sabotages their relationships: Accuracy and bias in partner perception

Trapped by their superordinate goal to maintain a grandiose self, narcissists navigate their relationships wishing to re-assure themselves of their specialness and superiority, using strategies bound to fail. Dyadic analyses of diary data (14 days, 83 couples) showed that narcissists focus on their partners’ shortcomings, becoming experts at detecting negative forms of support, while simultaneously minimizing their partner’s positive intentions. Partners of narcissists, in contrast, appear to have a positive bias in ongoing relationships and seem to compensate for some of the narcissists’ shortcomings. Narcissists’ focus on their own selfconstruction purposes also extends to their parenting roles. In a retrospective study, narcissistic mothers were found to demand superior performance, desiring to show-off their child, yet concurrently attributing their child’s success to themselves. They also exercise psychological control and role-reversal, requiring the child to cater to their needs, and to admire them, while simultaneously oblivious to their child’s needs and desires.

Persistent Caching in Information-Centric Networking

Information-centric networking (ICN) is a new communication paradigm that aims at increasing security and efficiency of content delivery in communication networks. In recent years, many research efforts in ICN have focused on caching strategies to reduce traffic and increase overall performance by decreasing download times. Since caches need to operate at line-speed, they have only a limited size and content can only be stored for a short time. However, if content needs to be available for a longer time, e.g., for delay-tolerant networking or to provide high content availability similar to content delivery networks (CDNs), persistent caching is required. We base our work on the Content-Centric Networking (CCN) architecture and investigate persistent caching by extending the current repository implementation in CCNx. We show by extensive evaluations in a YouTube and webserver traffic scenario that repositories can be efficiently used to increase content availability by significantly increasing the cache hit rates.

Dynamic Model-based Management of Service-Oriented Infrastructure.

Models are an effective tool for systems and software design. They allow software architects to abstract from the non-relevant details. Those qualities are also useful for the technical management of networks, systems and software, such as those that compose service oriented architectures. Models can provide a set of well-defined abstractions over the distributed heterogeneous service infrastructure that enable its automated management. We propose to use the managed system as a source of dynamically generated runtime models, and decompose management processes into a composition of model transformations. We have created an autonomic service deployment and configuration architecture that obtains, analyzes, and transforms system models to apply the required actions, while being oblivious to the low-level details. An instrumentation layer automatically builds these models and interprets the planned management actions to the system. We illustrate these concepts with a distributed service update operation.

Removing superfluous versions in polyvariant specialization of prolog programs.

Polyvariant specialization allows generating múltiple versions of a procedure, which can then be separately optimized for different uses. Since allowing a high degree of polyvariance often results in more optimized code, polyvariant specializers, such as most partial evaluators, can genérate a large number of versions. This can produce unnecessarily large residual programs. Also, large programs can be slower due to cache miss effects. A possible solution to this problem is to introduce a minimization step which identifies sets of equivalent versions, and replace all occurrences of such versions by a single one. In this work we present a unifying view of the problem of superfluous polyvariance. It includes both partial deduction and abstract múltiple specialization. As regards partial deduction, we extend existing approaches in several ways. First, previous work has dealt with puré logic programs and a very limited class of builtins. Herein we propose an extensión to traditional characteristic trees which can be used in the presence of calis to external predicates. This includes all builtins, librarles, other user modules, etc. Second, we propose the possibility of collapsing versions which are not strictly equivalent. This allows trading time for space and can be useful in the context of embedded and pervasive systems. This is done by residualizing certain computations for external predicates which would otherwise be performed at specialization time. Third, we provide an experimental evaluation of the potential gains achievable using minimization which leads to interesting conclusions.

Memory performance of and-parallel prolog on shared-memory architectures

The goal of the RAP-WAM AND-parallel Prolog abstract architecture is to provide inference speeds significantly beyond those of sequential systems, while supporting Prolog semantics and preserving sequential performance and storage efficiency. This paper presents simulation results supporting these claims with special emphasis on memory performance on a two-level sharedmemory multiprocessor organization. Several solutions to the cache coherency problem are analyzed. It is shown that RAP-WAM offers good locality and storage efficiency and that it can effectively take advantage of broadcast caches. It is argued that speeds in excess of 2 ML IPS on real applications exhibiting medium parallelism can be attained with current technology.

Mesh traversal and sorting for efficient memory usage in scientific codes

Applications that operate on meshes are very popular in High Performance Computing (HPC) environments. In the past, many techniques have been developed in order to optimize the memory accesses for these datasets. Different loop transformations and domain decompositions are com- monly used for structured meshes. However, unstructured grids are more challenging. The memory accesses, based on the mesh connectivity, do not map well to the usual lin- ear memory model. This work presents a method to improve the memory performance which is suitable for HPC codes that operate on meshes. We develop a method to adjust the sequence in which the data are used inside the algorithm, by means of traversing and sorting the mesh. This sorted mesh can be transferred sequentially to the lower memory levels and allows for minimum data transfer requirements. The method also reduces the lower memory requirements dra- matically: up to 63% of the L1 cache misses are removed in a traditional cache system. We have obtained speedups of up to 2.58 on memory operations as measured in a general- purpose CPU. An improvement is also observed with se- quential access memories, where we have observed reduc- tions of up to 99% in the required low-level memory size.

Sistemas web con alta disponibilidad en cloud

Este trabajo contiene el estudio de las tecnologías que se están usando actualmente en web, tratando de explicar cuáles son sus principales componentes, su objetivo y funcionamiento. En base a un supuesto teórico de un montaje para un servicio web con un número muy alto de usuarios, y basándose en las tecnologías estudiadas, se propone un posible montaje completo de un sistema, que sería capaz de gestionar correctamente todas las peticiones, evitando fallos y tiempos de indisponibilidad. Se a~nade un análisis teórico de los costes deribados de la implantación del sistema, comparándolo con un sistema web convencional, y otro análisis con el funcionamiento de una caché y los benéficos, en carga, derivados de su uso.---ABSTRACT---This work contains a study about new web technologies. Its objective is to explain the web technologies componentes with their particular usage and performance. Based on a theorical postulation about a preparation of a web service with a large number of users, and working with the studied technologies, a complete system assembling is proposed. This system will be able to attend all the incoming requests, without failures nor downtimes. It is attached a theorical study of the derivative costs associated to the system implementation, compared to a traditional one. In addition, another study is included with the work ow of a cache and the benefits derived of its usage in work terms.

AS INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS E OS INTERMEDIÁRIOS DA PRODUÇÃO E DO ACESSO À INFORMAÇÃO JORNALÍSTICA

O jornalismo é um dos principais meios de oferta de temas para a discussão e formação da opinião pública, porém depende de um sistema técnico para ser transmitido. Durante mais de cem anos as informações produzidas pela imprensa foram emitidas, armazenadas, transmitidas e recebidas pelos chamados veículos de comunicação de massa que utilizam a rede centralizada cujas características estão na escassez material, produção em série e massificação. Esse sistema separa no tempo e no espaço emissores e receptores criando uma relação desigual de força em que as grandes empresas controlaram o fluxo informativo, definindo quais fatos seriam veiculados como notícia. Em 1995, a internet cuja informação circula sob a tecnologia da rede distribuída, foi apropriada pela sociedade, alterando a forma de produção, armazenamento e transmissão de informação. A tecnologia despertou a esperança de que esta ferramenta poderia proporcionar uma comunicação mais dialógica e democrática. Mas aos poucos pode-se perceber novas empresas se apropriando da tecnologia da rede distribuída sob a qual circula a internet, gerando um novo controle do fluxo informativo. Realizou-se nessa pesquisa um levantamento bibliográfico para estabelecer uma reflexão crítica dos diferentes intermediários entre fato e a notícia tanto da rede centralizada como na rede distribuída, objetivando despertar uma discussão que possa oferecer novas ideias para políticas, bem como alternativas para uma comunicação mais democrática e mais libertária.

Um método de otimização da relação desempenho/consumo de energia para arquiteturas multi-cores heterogêneas em FPGA

Devido às tendências de crescimento da quantidade de dados processados e a crescente necessidade por computação de alto desempenho, mudanças significativas estão acontecendo no projeto de arquiteturas de computadores. Com isso, tem-se migrado do paradigma sequencial para o paralelo, com centenas ou milhares de núcleos de processamento em um mesmo chip. Dentro desse contexto, o gerenciamento de energia torna-se cada vez mais importante, principalmente em sistemas embarcados, que geralmente são alimentados por baterias. De acordo com a Lei de Moore, o desempenho de um processador dobra a cada 18 meses, porém a capacidade das baterias dobra somente a cada 10 anos. Esta situação provoca uma enorme lacuna, que pode ser amenizada com a utilização de arquiteturas multi-cores heterogêneas. Um desafio fundamental que permanece em aberto para estas arquiteturas é realizar a integração entre desenvolvimento de código embarcado, escalonamento e hardware para gerenciamento de energia. O objetivo geral deste trabalho de doutorado é investigar técnicas para otimização da relação desempenho/consumo de energia em arquiteturas multi-cores heterogêneas single-ISA implementadas em FPGA. Nesse sentido, buscou-se por soluções que obtivessem o melhor desempenho possível a um consumo de energia ótimo. Isto foi feito por meio da combinação de mineração de dados para a análise de softwares baseados em threads aliadas às técnicas tradicionais para gerenciamento de energia, como way-shutdown dinâmico, e uma nova política de escalonamento heterogeneity-aware. Como principais contribuições pode-se citar a combinação de técnicas de gerenciamento de energia em diversos níveis como o nível do hardware, do escalonamento e da compilação; e uma política de escalonamento integrada com uma arquitetura multi-core heterogênea em relação ao tamanho da memória cache L1.

Herramienta de gestión de contadores hardware para Android

PMCTrack es una herramienta de código abierto para Linux que permite monitorizar el rendimiento de las aplicaciones haciendo uso de los contadores hardware del procesador. Esta herramienta soporta la captura de métricas como el número de instrucciones por ciclo o la tasa de fallos de cache. El objetivo de este proyecto es portar PMCTrack al sistema operativo Android sobre plataformas que integran procesadores de ARM. Esto conlleva la realización de las siguientes tareas: (1) modificación de la variante del kernel Linux propia de Android para incluir las extensiones requeridas por el módulo del kernel de PMCTrack, (2) adaptación de las herramientas de modo usuario de PMCTrack, y (3) desarrollo de una aplicación Android que permita visualizar en tiempo real las medidas de los contadores recabadas para las distintas aplicaciones que están siendo monitorizadas. Para poner a prueba la adaptación de la herramienta PMCTrack al sistema operativo Android y mostrar la utilidad de nuestras aportaciones, se han llevado a cabo diversos casos de estudio empleando la placa de desarrollo Odroid XU4.

Tuning compilations by multi-objective optimization: Application to Apache web server

Modern compilers present a great and ever increasing number of options which can modify the features and behavior of a compiled program. Many of these options are often wasted due to the required comprehensive knowledge about both the underlying architecture and the internal processes of the compiler. In this context, it is usual, not having a single design goal but a more complex set of objectives. In addition, the dependencies between different goals are difficult to be a priori inferred. This paper proposes a strategy for tuning the compilation of any given application. This is accomplished by using an automatic variation of the compilation options by means of multi-objective optimization and evolutionary computation commanded by the NSGA-II algorithm. This allows finding compilation options that simultaneously optimize different objectives. The advantages of our proposal are illustrated by means of a case study based on the well-known Apache web server. Our strategy has demonstrated an ability to find improvements up to 7.5% and up to 27% in context switches and L2 cache misses, respectively, and also discovers the most important bottlenecks involved in the application performance.

Desempenho comparativo do BLAST e do mpiBLAST

Em Bioinformática são frequentes problemas cujo tratamento necessita de considerável poder de processamento/cálculo e/ou grande capacidade de armazenamento de dados e elevada largura de banda no acesso aos mesmos (de forma não comprometer a eficiência do seu processamento). Um exemplo deste tipo de problemas é a busca de regiões de similaridade em sequências de amino-ácidos de proteínas, ou em sequências de nucleótidos de DNA, por comparação com uma dada sequência fornecida (query sequence). Neste âmbito, a ferramenta computacional porventura mais conhecida e usada é o BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) [1]. Donde, qualquer incremento no desempenho desta ferramenta tem impacto considerável (desde logo positivo) na atividade de quem a utiliza regularmente (seja para investigação, seja para fins comerciais). Precisamente, desde que o BLAST foi inicialmente introduzido, foram surgindo diversas versões, com desempenho melhorado, nomeadamente através da aplicação de técnicas de paralelização às várias fases do algoritmo (e. g., partição e distribuição das bases de dados a pesquisar, segmentação das queries, etc. ), capazes de tirar partido de diferentes ambientes computacionais de execução paralela, como: máquinas multi-core (BLAST+ 2), clusters de nós multi-core (mpiBLAST3J e, mais recentemente, co-processadores aceleradores como GPUs" ou FPGAs. É também possível usar as ferramentas da família BLAST através de um interface/sítio WEB5, que permite, de forma expedita, a pesquisa de uma variedade de bases de dados conhecidas (e em permanente atualização), com tempos de resposta suficientemente pequenos para a maioria dos utilizadores, graças aos recursos computacionais de elevado desempenho que sustentam o seu backend. Ainda assim, esta forma de utilização do BLAST poderá não ser a melhor opção em algumas situações, como por exemplo quando as bases de dados a pesquisar ainda não são de domínio público, ou, sendo-o, não estão disponíveis no referido sitio WEB. Adicionalmente, a utilização do referido sitio como ferramenta de trabalho regular pressupõe a sua disponibilidade permanente (dependente de terceiros) e uma largura de banda de qualidade suficiente, do lado do cliente, para uma interacção eficiente com o mesmo. Por estas razões, poderá ter interesse (ou ser mesmo necessário) implantar uma infra-estrutura BLAST local, capaz de albergar as bases de dados pertinentes e de suportar a sua pesquisa da forma mais eficiente possível, tudo isto levando em conta eventuais constrangimentos financeiros que limitam o tipo de hardware usado na implementação dessa infra-estrutura. Neste contexto, foi realizado um estudo comparativo de diversas versões do BLAST, numa infra-estrutura de computação paralela do IPB, baseada em componentes commodity: um cluster de 8 nós (virtuais, sob VMWare ESXi) de computação (com CPU Í7-4790K 4GHz, 32GB RAM e 128GB SSD) e um nó dotado de uma GPU (CPU Í7-2600 3.8GHz, 32GB RAM, 128 GB SSD, 1 TB HD, NVIDIA GTX 580). Assim, o foco principal incidiu na avaliação do desempenho do BLAST original e do mpiBLAST, dado que são fornecidos de base na distribuição Linux em que assenta o cluster [6]. Complementarmente, avaliou-se também o BLAST+ e o gpuBLAST no nó dotado de GPU. A avaliação contemplou diversas configurações de recursos, incluindo diferentes números de nós utilizados e diferentes plataformas de armazenamento das bases de dados (HD, SSD, NFS). As bases de dados pesquisadas correspondem a um subconjunto representativo das disponíveis no sitio WEB do BLAST, cobrindo uma variedade de dimensões (desde algumas dezenas de MBytes, até à centena de GBytes) e contendo quer sequências de amino-ácidos (env_nr e nr), quer de nucleótidos (drosohp. nt, env_nt, mito. nt, nt e patnt). Para as pesquisas foram 'usadas sequências arbitrárias de 568 letras em formato FASTA, e adoptadas as opções por omissão dos vários aplicativos BLAST. Salvo menção em contrário, os tempos de execução considerados nas comparações e no cálculo de speedups são relativos à primeira execução de uma pesquisa, não sendo assim beneficiados por qualquer efeito de cache; esta opção assume um cenário real em que não é habitual que uma mesma query seja executada várias vezes seguidas (embora possa ser re-executada, mais tarde). As principais conclusões do estudo comparativo realizado foram as seguintes: - e necessário acautelar, à priori, recursos de armazenamento com capacidade suficiente para albergar as bases de dados nas suas várias versões (originais/compactadas, descompactadas e formatadas); no nosso cenário de teste a coexistência de todas estas versões consumiu 600GBytes; - o tempo de preparação (formataçâo) das bases de dados para posterior pesquisa pode ser considerável; no nosso cenário experimental, a formatação das bases de dados mais pesadas (nr, env_nt e nt) demorou entre 30m a 40m (para o BLAST), e entre 45m a 55m (para o mpiBLAST); - embora economicamente mais onerosos, a utilização de discos de estado sólido, em alternativa a discos rígidos tradicionais, permite melhorar o tempo da formatação das bases de dados; no entanto, os benefícios registados (à volta de 9%) ficam bastante aquém do inicialmente esperado; - o tempo de execução do BLAST é fortemente penalizado quando as bases de dados são acedidas através da rede, via NFS; neste caso, nem sequer compensa usar vários cores; quando as bases de dados são locais e estão em SSD, o tempo de execução melhora bastante, em especial com a utilização de vários cores; neste caso, com 4 cores, o speedup chega a atingir 3.5 (sendo o ideal 4) para a pesquisa de BDs de proteínas, mas não passa de 1.8 para a pesquisa de BDs de nucleótidos; - o tempo de execução do mpiBLAST é muito prejudicado quando os fragmentos das bases de dados ainda não se encontram nos nós do cluster, tendo que ser distribuídos previamente à pesquisa propriamente dita; após a distribuição, a repetição das mesmas queries beneficia de speedups de 14 a 70; porém, como a mesma base de dados poderá ser usada para responder a diferentes queries, então não é necessário repetir a mesma query para amortizar o esforço de distribuição; - no cenário de teste, a utilização do mpiBLAST com 32+2 cores, face ao BLAST com 4 cores, traduz-se em speedups que, conforme a base de dados pesquisada (e previamente distribuída), variam entre 2 a 5, valores aquém do máximo teórico de 6.5 (34/4), mas ainda assim demonstradores de que, havendo essa possibilidade, compensa realizar as pesquisas em cluster; explorar vários cores) e com o gpuBLAST, realizada no nó com GPU (representativo de uma workstation típica), permite aferir qual a melhor opção no caso de não serem possíveis pesquisas em cluster; as observações realizadas indicam que não há diferenças significativas entre o BLAST e o BLAST+; adicionalmente, o desempenho do gpuBLAST foi sempre pior (aproximadmente em 50%) que o do BLAST e BLAST+, o que pode encontrar explicação na longevidade do modelo da GPU usada; - finalmente, a comparação da melhor opção no nosso cenário de teste, representada pelo uso do mpiBLAST, com o recurso a pesquisa online, no site do BLAST5, revela que o mpiBLAST apresenta um desempenho bastante competitivo com o BLAST online, chegando a ser claramente superior se se considerarem os tempos do mpiBLAST tirando partido de efeitos de cache; esta assunção acaba por se justa, Já que BLAST online também rentabiliza o mesmo tipo de efeitos; no entanto, com tempos de pequisa tão reduzidos (< 30s), só é defensável a utilização do mpiBLAST numa infra-estrutura local se o objetivo for a pesquisa de Bds não pesquisáveis via BLAS+ online.