Modelización y simulación basada en agentes aplicada a la arquitectura de entrada/salida de los computadores paralelos

• Autores: Diego Encinas
• Directores de la Tesis: Marcelo Naiouf (dir. tes.), Emilio Luque Fadón (dir. tes.), Armando Eduardo De Giusti (dir. tes.), Dolores Isabel Rexachs del Rosario (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de La Plata ( Argentina ) en 2026
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  sedici.unlp.edu.ar  doi.org 
• Resumen

  • Los sistemas de Computación de Altas Prestaciones (HPC, High Performance Computing) han incrementado significativamente su capacidad de cómputo, pero el Sistema de Entrada/Salida no ha evolucionado al mismo ritmo. Para reducir esta brecha, estos sistemas emplean redes de alta velocidad y sistemas de almacenamiento diseñados para Entrada/Salida (E/S) paralela. Pero su administración depende de una pila de software encargada de organizar los distintos módulos de la arquitectura, lo que introduce complejidad debido a la interacción entre el hardware y el software de E/S.

    Para optimizar esta interacción, es fundamental evaluar el rendimiento del sistema bajo distintas configuraciones. Esto permite, por ejemplo, ajustar la relación entre nodos de cómputo y servidores de datos o determinar el tamaño óptimo de fragmentación de archivos. Sin embargo, realizar pruebas en sistemas en producción presenta desafíos, como restricciones de acceso y limitaciones de hardware. En este contexto, disponer de una herramienta que permita estimar el comportamiento del sistema en distintos escenarios resulta clave.

    La modelización y la simulación son estrategias efectivas para predecir el impacto de diferentes configuraciones, reduciendo la complejidad del análisis y optimizando el rendimiento en entornos HPC. En particular, la Modelización y Simulación basada en Agentes (ABMS, Agent-Based Modeling and Simulation) permite representar sistemas complejos con distintos niveles de detalle, desde una visión funcional hasta una prestacional considerando tanto aspectos temporales como espaciales, dependiendo de los componentes de la pila de software que se deseen analizar.

    En este contexto, el objetivo principal de esta tesis es desarrollar un modelo del sistema de E/S en HPC que permita predecir cómo afectan los cambios en sus componentes tanto a la funcionalidad como al rendimiento del sistema. En particular, se enfoca en la modelización del hardware y software de E/S mediante el paradigma ABMS, con especial énfasis en el sistema de archivos de la pila de software de E/S paralela. Para ello, se definen los agentes involucrados y sus interacciones, lo que permite la implementación del simulador SABIOS (Simulator for Agent-Based I/O System). Los resultados obtenidos con SABIOS demuestran la capacidad del modelo para cuantificar y visualizar el comportamiento de las distintas capas del sistema de archivos PVFS2, abarcando también funciones específicas del middleware y de la capa de aplicación.