xwch.tex

   1 %------------------------------------
   2 % The XtremWeb-CH environment
   3 %------------------------------------
   4
   5 High performance computing environments like MPI (Message Passing
   6 Interface) \cite{Gro94} are widely used and have proved their efficiency. This
   7 class of systems are very tightly coupled and powerful but not very error
   8 tolerant. Cluster computing environments like Condor
   9 \cite{condor-practice} and volunteer computing systems like BOINC \cite{boinc} are loosely coupled and
  10 have a scheduler that distributes tasks to computing nodes. Cluster
  11 computing environments assume that nodes are most often accessible
  12 which is not applies to volunteer computing systems.
  13
  14 XtremWeb-CH (XWCH) is a volunteer computing inspired large-scale
  15 computing platform for distributed applications. In fact, it tends to
  16 be a good compromise between cluster computing and volunteer
  17 computing.  It is originaly based on another platform called XtremWeb
  18  \cite{xtremweb}. It is easy to install and maintain and it is supported by a Grid
  19 middleware (ARC \cite{arc}) and a workflow engine (JOpera \cite{JOpera}).  It consists in
  20 three components: one coordinator, a set of workers and at least one
  21 warehouse. Client programs use these components.
  22
  23 The coordinator is the main component of the XWCH platform. It
  24 controls user access and schedules jobs to workers. It provides a web
  25 interface for managing jobs and users, and a set of web
  26 services. These are user services and worker/warehouse services
  27 implemented using WSDL (Web Service Description Language)
  28 \cite{WebServ2002}, that simplifies client development for languages
  29 that support it (and most popular programming languages do).
  30
  31 A worker is a Java daemon that runs on the user machine. Assumed to be
  32 volatile, the workers periodically report themselves to the
  33 coordinator, accept jobs, retrieve input, compute jobs, and store the
  34 results of the computation on warehouses. If the coordinator does not
  35 receive a signal from a worker, it will simply remove it from the
  36 scheduling list, and if a job had been assigned to that worker, it
  37 will be re-assigned to another one. A schema of the architecture is
  38 shown in Figure \ref{xwch}.
  39
  40 \begin{figure}[htp]
  41 \label{xwch}
  42  \begin{centering}
  43     \includegraphics [scale=0.2]{figures/xwcharchitecture.pdf}
  44     \caption{The XtremWeb-CH architecture}
  45  \end{centering}
  46 \end{figure}
  47
  48 A warehouse is a file server that acts as a data storage system for
  49 workers and client programs. Workers may not necessarily be able to
  50 communicate directly with each others, due to firewalls and NAT
  51 sub-networks. For these reasons, warehouses are used as intermediaries
  52 to exchange, store and retrieve data.
  53
  54 Job submission is done by a client program which is written using a
  55 flexible API, available for Java and C/C++ programs. The client
  56 program runs on a “client node” and calls the user services to submit
  57 jobs (Figure \ref{xwch}, (1)). The main flexibility provided by the use of this
  58 architecture is to control and dynamically  generate  jobs especially
  59 when their number cannot be known in advance. Communications between
  60 the coordinator and the workers are always initiated by the workers
  61 following a pull model (Figure \ref{xwch}, (2)):
  62 \begin{itemize}
  63 \item Workers receive jobs (Figure \ref{xwch}, (3)) only if they send a “work
  64   request” signal;
  65 \item When a worker finishes its job, it stores its output file on
  66   a warehouse and sends a “work result” signal to the coordinator;
  67 \item During its execution, a worker (respectively warehouse)
  68   periodically sends “work alive” to the worker service (respectively
  69   warehouse service) to report itself to the coordinator.
  70 \end{itemize}
  71
  72 As a whole, XWCH is easy to install, maintain and use. Its components
  73 are programmed mainly using Java, and their process memory sizes in a
  74 typical 32-bit GNU/Linux computer are:
  75 \begin{itemize}
  76  \item Coordinator 190 MB including the Glassfish Java container;
  77  \item Worker 40 MB;
  78  \item Warehouse 80 MB.
  79 \end{itemize}
  80
  81 Experiments presented in \cite{ccgridpaper} show that the
  82 performance of XWCH is comparable with Condor \cite{Condor1988},
  83 another non-intrusive computing system that has similar functionalities
  84 but is somewhat more difficult to install.
  85
  86 The main characteristics of the new version of XWCH, compared to
  87 previous ones, are: dynamic job generation, flexible data sharing
  88 (data replication) and persistent jobs. These features are presented
  89 in \cite{VEZGrid} and will not be detailed in this paper.