Hajautettua tieteellistä laskentaa aktiiviverkossa: Pro gradu

Tämän työn tavoitteena oli tutkia aktiiviverkkojen soveltuvuutta ns. grande-sovellusten suorituksen hajauttamiseen. Grande-sovelluksella tarkoitetaan mitä tahansa sovellusta, joka vaatii paljon laskentaresursseja suoritukseensa. Aktiiviverkolla puolestaan tarkoitetaan verkkoa, jonka reitittimet ovat aktiivisia. Verkon käyttäjät voivat ohjelmoida näitä aktiivisia reitittimiä dynaamisesti lähettämällä niille omia ohjelmiaan. Asian tutkimiseksi tehtiin grande-sovellus, joka laskee supravirran suuruuden tyypin II suprajohteessa olevan vorteksin ympärillä. Tästä grande-sovelluksesta tehtiin kolme eri versiota: normaali peräkkäinen versio sekä kaksi rinnakkaisena toimivaa versiota. Rinnakkaisista versioista toinen käyttää hyväkseen aktiiviverkkoteknologiaa, kun taas toinen käyttää rinnakkaislaskennassa yleisesti käytettyä MPI-viestinvälitysmekanismia. Aktiiviverkossa tapahtuvan hajautetun laskennan tehokkuuden mittaamiseksi tehdyn grande-sovelluksen eri versioille tehtiin suorituskykytestit VTT Elektroniikan Beowulf-klusterissa. Testien perusteella pystyttiin laskemaan grande-sovelluksen rinnakkaisten versioiden tehonlisäys sekä tehokkuus. Versiot olivat suorituskyvyiltään tasaväkisiä 16 koneeseen asti, mutta suuremmilla konemäärillä viestinvälitystä käyttävä versio suoriutui jonkin verran paremmin. Testien perusteella Beowulf-klusterin tapaisessa homogeenisessa ympäristössä on syytä jatkossakin käyttää MPI:n tapaisia viestinvälityskirjastoja, mutta heterogeenisen, laajemmalla alueella toimivan laskentaympäristön tapauksessa (esim. Internetin välityksellä kytketyt koneet) aktiiviverkkoteknologia voi tarjota varteenotettavan vaihtoehdon nykyisille metalaskentaympäristöille. Perinteisesti grande-sovellusten tekemisessä on käytetty C, C++- tai Fortran-kieltä, mutta tässä työssä käytettiin Javaa. Työssä tarkasteltiinkin myös Javan soveltumista grande-sovellusten kehitysympäristöksi.