RADIC II: a fault tolerant architecture with flexible dynamic redundancy

The demand for computational power has been leading the improvement of the High Performance Computing (HPC) area, generally represented by the use of distributed systems like clusters of computers running parallel applications. In this area, fault tolerance plays an important role in order to provide high availability isolating the application from the faults effects. Performance and availability form an undissociable binomial for some kind of applications. Therefore, the fault tolerant solutions must take into consideration these two constraints when it has been designed. In this dissertation, we present a few side-effects that some fault tolerant solutions may presents when recovering a failed process. These effects may causes degradation of the system, affecting mainly the overall performance and availability. We introduce RADIC-II, a fault tolerant architecture for message passing based on RADIC (Redundant Array of Distributed Independent Fault Tolerance Controllers) architecture. RADIC-II keeps as maximum as possible the RADIC features of transparency, decentralization, flexibility and scalability, incorporating a flexible dynamic redundancy feature, allowing to mitigate or to avoid some recovery side-effects.

Políticas de encaminamiento tolerantes a fallos

El uso intensivo y prolongado de computadores de altas prestaciones para ejecutar aplicaciones computacionalmente intensivas, sumado al elevado número de elementos que los componen, incrementan drásticamente la probabilidad de ocurrencia de fallos durante su funcionamiento. El objetivo del trabajo es resolver el problema de tolerancia a fallos para redes de interconexión de altas prestaciones, partiendo del diseño de polí­ticas de encaminamiento tolerantes a fallos. Buscamos resolver una determinada cantidad de fallos de enlaces y nodos, considerando sus factores de impacto y probabilidad de aparición. Para ello aprovechamos la redundancia de caminos de comunicación existentes, partiendo desde enfoques de encaminamiento adaptativos capaces de cumplir con las cuatro fases de la tolerancia a fallos: detección del error, contención del daño, recuperación del error, y tratamiento del fallo y continuidad del servicio. La experimentación muestra una degradación de prestaciones menor al 5%. En el futuro, se tratará la pérdida de información en tránsito.

Balanceo distribuido del encaminamiento para topologías fat-tree sobre redes Infiniband

Las redes de interconexión juegan un papel importante en el rendimiento de los sistemas de altas prestaciones. Actualmente la gestión del encaminamiento de los mensajes es un factor determinante para mantener las prestaciones de la red. Nuestra propuesta es trabajar sobre un algoritmo de encaminamiento adaptativo, que distribuye el encaminamiento de los mensajes para evitar los problemas de congestión en las redes de interconexión, que aparecen por el gran volumen de comunicaciones de aplicaciones científicas ó comerciales. El objetivo es ajustar el algoritmo a una topología muy utilizada en los sistemas actuales como lo es el fat‐tree, e implementarlo en una tecnología Infiniband. En la experimentación realizada comparamos el método de control de congestión de la arquitectura Infiniband, con nuestro algoritmo. Los resultados obtenidos muestran que mejoramos los niveles de latencia por encima de un 50% y de throughput entre un 38% y un 81%.

PelicanHPC tutorial

PelicanHPC is a rapid (around 5 minutes, when you know what you're doing) means of setting up a high performance computing (HPC) cluster for parallel computing using MPI. This tutorial gives a basic description of what PelicanHPC does,  addresses how to use the released CD images to set up a HPC cluster, and gives some basic examples of usage.

Aïllament de dialquil glicerol dialquil tetraèters (GDGTs) i comparació interlaboratori de l'anàlisi d'aquests compostos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Royal Netherlands Institute for Sea Research, Holanda, durant març i abril de 2007. Els glicerol dialkil glicerol tetraèters (GDGTs) són un grup de lípids presents a les membranes dels arqueobacteris que es troben presents en ambients aquàtics, en sòls i en sediments. La distribució d’aquests lípids en sediments s’utilitza per al càlcul dels índexs TEX86 i BIT, els quals són usats en estudis paleoambientals per reconstruir la temperatura i l’aport relatiu de matèria orgànica terrestre als sediments. El mètode d’anàlisi dels GDGTs intactes consisteix en HPLC/APCIMS (High performance liquid cromatography/Atmospheric pressure chemical ionization-Mass spectrometry). S’han comparat les tècniques d’anàlisi dels GDGTs entre el laboratori on s’ha realitzat l’estada i l’ICTA (UAB, Barcelona). Els resultats mostren que existeix una desviació de poca magnitud en el càlcul del TEX86 i el BIT explicat per diferències en el disseny de l’espectròmetre de masses i el procés d’integració dels cromatogrames obtinguts. Així mateix la diferència del procediment utilitzat per a la purificació de la mostra és responsable d’una divergència més important en l’obtenció dels índexs. Aquests resultats demostren que el procés de preparació de la mostra és crític en el càlcul dels índexs i ja s’estan realitzant proves per tal de determinar la causa de la discrepància. D’altra banda, l’estada al laboratori del NIOZ ha propiciat també l’aprenentatge de les tècniques emprades per a l’aïllament individual dels GDGTS, tals com la cromatografia líquida preparativa i el FIA (flow injection analysis). Aquest coneixement s’ha aplicat al laboratori de l’ICTA (UAB) per adaptar el procediment d’aïllament.

Photodynamic therapy enhances liposomal doxorubicin distribution in tumors during isolated perfusion of rodent lungs.

BACKGROUND: Photodynamic therapy (PDT) at low drug-light conditions can enhance the transport of intravenously injected macromolecular therapeutics through the tumor vasculature. Here we determined the impact of PDT on the distribution of liposomal doxorubicin (Liporubicin™) administered by isolated lung perfusion (ILP) in sarcomas grown on rodent lungs. METHODS: A syngeneic methylcholanthrene-induced sarcoma cell line was implanted subpleurally in the left lung of Fischer rats. Treatment schemes consisted in ILP alone (400 μg of Liporubicin), low-dose (0.0625 mg/kg Visudyne®, 10 J/cm(2) and 35 mW/cm(2)) and high-dose left lung PDT (0.125 mg/kg Visudyne, 10 J/cm(2) and 35 mW/cm(2)) followed by ILP (400 μg of Liporubicin). The uptake and distribution of Liporubicin in tumor and lung tissues were determined by high-performance liquid chromatography and fluorescence microscopy in each group. RESULTS: Low-dose PDT significantly improved the distribution of Liporubicin in tumors compared to high-dose PDT (p < 0.05) and ILP alone (p < 0.05). However, both PDT pretreatments did not result in a higher overall drug uptake in tumors or a higher tumor-to-lung drug ratio compared to ILP alone. CONCLUSIONS: Intraoperative low-dose Visudyne-mediated PDT enhances liposomal doxorubicin distribution administered by ILP in sarcomas grown on rodent lungs which is predicted to improve tumor control by ILP.

The mouse Lyt-2/3 antigen complex--II. Structural analysis of the subunits.

Surface- or biosynthetically labeled Lyt-2/3 antigens were isolated from cell lysates by immunoprecipitation and affinity chromatography with a monoclonal antibody. Tryptic digests of the individual subunits of 37,000, 32,000 and 28,000 apparent mol. wts were analysed by reverse-phase high-performance liquid chromatography and by two-dimensional peptide mapping. The results indicate that the 37,000 and 32,000 mol. wt components are structurally very similar whereas the 28,000 mol. wt component appears as a different molecule.

Design and evaluation of a solid sampler for the monitoring of airborne 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) and its prepolymers in 2-component spray painting

An active, solvent-free solid sampler was developed for the collection of 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) aerosol and prepolymers. The sampler was made of a filter impregnated with 1-(2-methoxyphenyl)piperazine contained in a filter holder. Interferences with HDI were observed when a set of cellulose acetate filters and a polystyrene filter holder were used; a glass fiber filter and polypropylene filter cassette gave better results. The applicability of the sampling and analytical procedure was validated with a test chamber, constructed for the dynamic generation of HDI aerosol and prepolymers in commercial two-component spray paints (Desmodur(R) N75) used in car refinishing. The particle size distribution, temporal stability, and spatial uniformity of the simulated aerosol were established in order to test the sample. The monitoring of aerosol concentrations was conducted with the solid sampler paired to the reference impinger technique (impinger flasks contained 10 mL of 0.5 mg/mL 1-(2-methoxyphenyl)piperazine in toluene) under a controlled atmosphere in the test chamber. Analyses of derivatized HDI and prepolymers were carried out by using high-performance liquid chromatography and ultraviolet detection. The correlation between the solvent-free and the impinger techniques appeared fairly good (Y = 0.979X - 0.161; R = 0.978), when the tests were conducted in the range of 0.1 to 10 times the threshold limit value (TLV) for HDI monomer and up to 60-mu-g/m3 (3 U.K. TLVs) for total -N = C = O groups.

Deadlock avoidance with virtual channels

High Performance Computing is a rapidly evolving area of computer science which attends to solve complicated computational problems with the combination of computational nodes connected through high speed networks. This work concentrates on the networks problems that appear in such networks and specially focuses on the Deadlock problem that can decrease the efficiency of the communication or even destroy the balance and paralyze the network. Goal of this work is the Deadlock avoidance with the use of virtual channels, in the switches of the network where the problem appears. The deadlock avoidance assures that will not be loss of data inside network, having as result the increased latency of the served packets, due to the extra calculation that the switches have to make to apply the policy.

Alineamiento múltiple de secuencias con T-Coffee: una aproximación paralela

Las aplicaciones de alineamiento múltiple de secuencias son prototipos de aplicaciones que requieren elevada potencia de cómputo y memoria. Se destacan por la relevancia científica que tienen los resultados que brindan a investigaciones científicas en el campo de la biomedicina, genética y farmacología. Las aplicaciones de alineamiento múltiple tienen la limitante de que no son capaces de procesar miles de secuencias, por lo que se hace necesario crear un modelo para resolver la problemática. Analizando el volumen de datos que se manipulan en el área de las ciencias biológica y la complejidad de los algoritmos de alineamiento de secuencias, la única vía de solución del problema es a través de la utilización de entornos de cómputo paralelos y la computación de altas prestaciones. La investigación realizada por nosotros tiene como objetivo la creación de un modelo paralelo que le permita a los algoritmos de alineamiento múltiple aumentar el número de secuencias a procesar, tratando de mantener la calidad en los resultados para garantizar la precisión científica. El modelo que proponemos emplea como base la clusterización de las secuencias de entrada utilizando criterios biológicos que permiten mantener la calidad de los resultados. Además, el modelo se enfoca en la disminución del tiempo de cómputo y consumo de memoria. Para presentar y validar el modelo utilizamos T-Coffee, como plataforma de desarrollo e investigación. El modelo propuesto pudiera ser aplicado a cualquier otro algoritmo de alineamiento múltiple de secuencias.

Plasma levels of trimipramine and metabolites in four patients: determination of the enantiomer concentrations of the hydroxy metabolites.

A two-step high-performance liquid chromatography method is described, using a CN column and an alpha 1-acid glycoprotein column, which allows the measurement of the enantiomers of the hydroxy metabolites of trimipramine in plasma of trimipramine-treated patients. Of the four patients analyzed, three showed approximately equimolar concentrations of the (D)- and (L)-enantiomers of the hydroxy metabolites (2-hydroxy-trimipramine and 2-hydroxy desmethyltrimipramine), and one was found to have roughly twice as much of the (L)-form and of the (D)-form of 2-hydroxy trimipramine and 2-hydroxy desmethyltrimipramine. From the data available on the pharmacological effects of the enantiomers of trimipramine, it is postulated that this interindividual variability in its pharmacokinetics is another factor that could contribute to the interindividual variability in its pharmacodynamics.

Angiotensin-converting enzyme inhibition by hydroxamic zinc-binding idrapril in humans.

The new angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor idrapril acts by binding the catalytically important zinc ion to a hydroxamic group. We investigated its pharmacodynamic and pharmacokinetic properties in 8 healthy men: Increasing doses of 1, 5, and 25 mg idrapril as well as placebo or 5 mg captopril were administered intravenously (i.v.) at 1-week intervals. Six of the subjects received 100 mg idrapril orally (p.o.) last, and two ingested oral placebo as a double-blind control. Blood pressure (BP) and heart rate (HR) remained unchanged. No serious side effects were observed. ACE inhibition in vivo was evaluated by changes in the ratio of specifically measured plasma angiotensin II (AngII) and AngI concentrations determined by high-performance liquid chromatography/radioimmunoassay (HPLC/RIA) techniques. Plasma ACE activity in vitro was estimated by radioenzymatic assay; it was suppressed by > or = 93% at 15 min after injection of 25 mg idrapril or 5 mg captopril and by 96% 2 h after idrapril intake. Mean AngII levels were decreased dose dependently at 15 min after idrapril injections. At the same time, plasma renin activity (PRA) and AngI increased according to the doses. The AngII/AngI ratio was clearly related to plasma idrapril levels (r = -0.88, n = 60). Oral idrapril inhibited ACE maximally at 1-4 h after dosing, when < 7% of initial ACE activity was observed in vitro and in vivo. Idrapril is a safe and efficient ACE inhibitor in human subjects. It is well absorbed orally. Besides having a slightly slower onset of action, idrapril has pharmacodynamic effects comparable to those of captopril.

Response to antiretroviral treatment in HIV-1-infected individuals with allelic variants of the multidrug resistance transporter 1: a pharmacogenetics study.

BACKGROUND:HIV-1-infected patients vary considerably by their response to antiretroviral treatment, drug concentrations in plasma, toxic events, and rate of immune recovery. This variability could have a genetic basis. We did a pharmacogenetics study to analyse the association between response to antiretroviral treatment and allelic variants of several genes. METHODS:In 123 patients, we did PCR analyses of the gene for the multidrug-resistance transporter (MDR1), which codes for P-glycoprotein, of genes coding for isoenzymes of cytochrome P450, CYP3A4, CYP3A5, CYP2D6, and CYP2C19, and of the gene for the chemokine receptor CCR5. We measured concentrations in plasma of the antiretroviral agents efavirenz and nelfinavir by high-performance liquid-chromatography, and measured levels of P-glycoprotein expression, CD4-cell count, and HIV-1 viraemia. FINDINGS: Median drug concentrations in patients with the MDR1 3435 TT, CT, and CC genotypes were at the 30th, 50th, and 75th percentiles, respectively (p=0.0001). In patients with CYP2D6 extensive-metaboliser or poor-metaboliser alleles, median drug concentrations were at percentiles 45 and 62.5, respectively (p=0.04). Patients with the MDR1 TT genotype 6 months after starting treatment had a greater rise in CD4-cell count (257 cells/microL) than patients with the CT (165 cells/microL) and CC (121 cells/microL) genotype (p=0.0048), and the best recovery of naïve CD4-cells. INTERPRETATION:The polymorphism MDR1 3435 C/T predicts immune recovery after initiation of antiretroviral treatment. This finding suggests that P-glycoprotein has an important role in admittance of antiretroviral drugs to restricted compartments in vivo.

Sintonización dinámica de aplicaciones MPI

En la actualidad, la computación de altas prestaciones está siendo utilizada en multitud de campos científicos donde los distintos problemas estudiados se resuelven mediante aplicaciones paralelas/distribuidas. Estas aplicaciones requieren gran capacidad de cómputo, bien sea por la complejidad de los problemas o por la necesidad de solventar situaciones en tiempo real. Por lo tanto se debe aprovechar los recursos y altas capacidades computacionales de los sistemas paralelos en los que se ejecutan estas aplicaciones con el fin de obtener un buen rendimiento. Sin embargo, lograr este rendimiento en una aplicación ejecutándose en un sistema es una dura tarea que requiere un alto grado de experiencia, especialmente cuando se trata de aplicaciones que presentan un comportamiento dinámico o cuando se usan sistemas heterogéneos. En estos casos actualmente se plantea realizar una mejora de rendimiento automática y dinámica de las aplicaciones como mejor enfoque para el análisis del rendimiento. El presente trabajo de investigación se sitúa dentro de este ámbito de estudio y su objetivo principal es sintonizar dinámicamente mediante MATE (Monitoring, Analysis and Tuning Environment) una aplicación MPI empleada en computación de altas prestaciones que siga un paradigma Master/Worker. Las técnicas de sintonización integradas en MATE han sido desarrolladas a partir del estudio de un modelo de rendimiento que refleja los cuellos de botella propios de aplicaciones situadas bajo un paradigma Master/Worker: balanceo de carga y número de workers. La ejecución de la aplicación elegida bajo el control dinámico de MATE y de la estrategia de sintonización implementada ha permitido observar la adaptación del comportamiento de dicha aplicación a las condiciones actuales del sistema donde se ejecuta, obteniendo así una mejora de su rendimiento.

Modelo de red de interconexión basado en enlace

La computación de altas prestaciones es una área de la informática que evoluciona rápidamente, en la que actualmente aparecen nuevos computadores que llegan a los petaflops. Al principio del trabajo, se estudian los distintos tipos de redes de interconexión y los modelos de red que se utilizan para medir su latencia. El objetivo de este trabajo, es el diseño, implementación y simulación de un modelo de red de interconexión basado en enlace, que tiene en cuenta la información de topología y enrutamiento de la red de interconexión. Teniendo en cuenta que los modelos son una abstracción del sistema, en éste trabajo se hace la verificación y validación del modelo, para asegurar que éste se aproxima a lo planteado en el diseño y también que se parece al sistema que se quiere modelar.