TY - CHAP A1 - Noack, Matthias T1 - OpenCL in Scientific High Performance Computing: The Good, the Bad, and the Ugly T2 - Proceedings of the 5th International Workshop on OpenCL N2 - For writing a new scientific application, portability across existing and future hardware should be the major design goal, as there is a multitude of different compute devices, and programme codes typically outlive systems by far. Unlike other programming models that address parallelism or heterogeneity, OpenCL does provide practical portability across a wide range of HPC-relevant architectures. Other than that, it has a range of further advantages like being a library-only implementation, and using runtime kernel-compilation. We present experiences with utilising OpenCL alongside C++, MPI, and CMake in two real-world scientific codes. Our targets are a Cray XC40 supercomputer with multi- and many-core (Xeon Phi) CPUs, as well as multiple smaller systems with Nvidia and AMD GPUs. We shed light on practical issues arising in such a scenario, like the interaction between OpenCL and MPI, discuss solutions, and point out current limitations of OpenCL in the domain of scientific HPC from an application developer's and user's point of view. Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1145/3078155.3078170 SP - 12:1 EP - 12:3 ER - TY - GEN A1 - Kramer, Tobias A1 - Noack, Matthias A1 - Baum, Daniel A1 - Hege, Hans-Christian A1 - Heller, Eric J. T1 - Dust and gas emission from cometary nuclei: the case of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko N2 - Comets display with decreasing solar distance an increased emission of gas and dust particles, leading to the formation of the coma and tail. Spacecraft missions provide insight in the temporal and spatial variations of the dust and gas sources located on the cometary nucleus. For the case of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G), the long-term obser- vations from the Rosetta mission point to a homogeneous dust emission across the entire illuminated surface. Despite the homogeneous initial dis- tribution, a collimation in jet-like structures becomes visible. We propose that this observation is linked directly to the complex shape of the nucleus and projects concave topographical features into the dust coma. To test this hypothesis, we put forward a gas-dust description of 67P/C-G, where gravitational and gas forces are accurately determined from the surface mesh and the rotation of the nucleus is fully incorporated. The emerging jet-like structures persist for a wide range of gas-dust interactions and show a dust velocity dependent bending. T3 - ZIB-Report - 17-78 Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-66338 SN - 1438-0064 ER - TY - GEN A1 - Reinefeld, Alexander A1 - Stüben, Hinnerk A1 - Schintke, Florian A1 - Din, George T1 - GuiGen: A Toolset for Creating Customized Interfaces for Grid User Communities N2 - \textsf{\itshape{GuiGen}} is a comprehensive set of tools for creating customized graphical user interfaces (GUIs). It draws from the concept of computing portals, which are here seen as interfaces to application-specific computing services for user communities. While \textsf{\itshape{GuiGen}} was originally designed for the use in computational grids, it can be used in client/server environments as well. Compared to other GUI generators, \textsf{\itshape{GuiGen}} is more versatile and more portable. It can be employed in many different application domains and on different target platforms. With \textsf{\itshape{GuiGen}}, application experts (rather than computer scientists) are able to create their own individually tailored GUIs. T3 - ZIB-Report - 02-06 KW - Grid computing KW - customized user interfaces KW - grid user communities KW - web portals KW - XML Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-6737 ER - TY - GEN A1 - Busch, Hubert A1 - Droebes, Ursula A1 - Fröhlich, Marek A1 - Schimmel, Christian T1 - Das Berliner Wissenschaftsnetz BRAIN 2007 T1 - Berlin Research Area Information Network BRAIN 2007 N2 - Berlin als Stadtstaat ist Kommune und Land der Bundesrepublik zugleich und Standort vieler renommier-ter Wissenschafts- und Kultureinrichtungen. In enger Zusammenarbeit der Wissenschaftseinrichtungen mit dem IT-Dienstleistungszentrum Berlin (ITDZ, ehemals Landesbetrieb für Informationstechnik), der für die Behörden Berlins zuständigen Einrichtung, wurde seit 1993 ein landeseigenes Glasfasernetz mit einer derzeitigen Länge von 856 km Glasfaserkabel (je Kabel bis zu 144 Einzelfasern) zur gemeinsamen Nutzung von Wissenschaft und Verwaltung errichtet und weiter ausgebaut. 1994 erfolgte der offizielle Start des Berliner Wissenschaftsnetzes BRAIN (Berlin Research Area Information Network), als durch einen Beschluss des Senats von Berlin die Nutzung des landeseigenen Glasfasernetzes durch die Wissen-schaftseinrichtungen festgeschrieben wurde. Bereits 1995 wurden durch die Wissenschaftseinrichtungen auf diesem Glasfasernetz die ersten sieben Anschlüsse in ATM-Technik (Classical BRAIN-ATM) in Betrieb genommen, 1999 wurden anschließend auch erste Strecken in Ethernet-Technik (Classical BRAIN-GE) betrieben. Diese heterogenen Netze mit unterschiedlichen Netzgeräten wurden dezentral von den Netzadministratoren der beteiligten Einrichtungen nach globalen Absprachen betreut. Die dezentrale Administration erschwerte das Management und die Erweiterungen der Gesamtnetze. Basierend auf den vorliegenden Erfahrungen vereinbarten die Berliner Wissenschaftseinrichtungen, ein technisch neues Verbundnetz in Gigabit-Ethernet-Technik mit einheitlichen Geräten und einem zentralen Netzwerkmana-gement aufzubauen und zu betreiben. Seit November 2003 betreibt BRAIN auf dem landeseignen Glasfasernetz ein auf MPLS-Technik basie-rendes Gigabit-Ethernet-Netz, das „BRAIN-Verbundnetz“, mit den Diensten LAN-to-LAN-Kopplung der Einrichtungen, regionaler IP-Verkehr, Übergang zum Verwaltungsnetz und WiN-Backup. Das BRAIN-Verbundnetz löste die dezentral betreuten Vorläufernetze komplett ab. Von den derzeit 27 BRAIN-Teilnehmern nutzen 24 Einrichtungen an 53 in der Stadt verteilten Standorten die Dienste des BRAIN-Verbundnetzes, 18 Standorte sind mit 1000 Mbit/s und 35 Standorte mit 100 Mbit/s angeschlossen. Für verteilte Standorte einer Einrichtung besteht zudem die Möglichkeit, diese über dedizierte Fasern oder Bandbreiten miteinander zu vernetzen. Seit dem 2. Quartal 2007 wird im Rahmen eines Pilotprojekts der Nutzen eines zentral gemanagten Fibre Channel-Netzwerks "BRAIN-SAN" ermittelt, um Möglichkeiten einer verteilten Datenhaltung der Berliner Hochschulen und wissenschaftlichen Einrichtungen zu schaf-fen. Zusätzlich zu den vorgenannten Diensten nutzt der DFN-Verein die BRAIN-Struktur für die Verbindun-gen der X-WiN-Kernnetzknoten in Berlin und Potsdam untereinander und für Zugangsleitungen zu den Anwendern. Mit Stand 2007 nutzt das Berliner Wissenschaftsnetz BRAIN vom landeigenen Glasfasernetz 2100 km Einzelfasern und verbindet insgesamt 43 Einrichtungen (BRAIN-Teilnehmer und DFN-Anwender) aus Wissenschaft, Bildung und Kultur mit 129 Standorten. Der Betrieb von BRAIN wird im wesentlichen durch seine Nutzer finanziert. Das Land Berlin trägt aller-dings pauschal die überwiegenden Kosten für die Wartung des Glasfasernetzes, soweit es vom ITDZ be-reit gestellt wird. Zentrales Planungs- und Steuerungsorgan für BRAIN ist die von der Senatsverwaltung für Bildung, Wis-senschaft und Forschung eingerichtete BRAIN-Planungsgruppe. Sie besteht aus Mitarbeitern der Rechen-zentren der drei Berliner Universitäten und des ZIB. Nach außen wird BRAIN in rechtlicher und wirtschaftlicher Hinsicht treuhänderisch vom ZIB vertreten, die BRAIN-Geschäftsstelle befindet sich ebenfalls im ZIB. N2 - Berlin as a city state is both local authority and federal state of the Federal Republic, as well as a location of many renowned institutions of research and culture. In close cooperation of the institutions of research with the IT service centre Berlin (ITDZ, the former Landesbetrieb für Informationstechnik) - which is the appropriate facility for the authorities of Berlin - a glass fibre network of a total extension of 856 kilome-tres of fibre optics (144 fibres each cable optic) for the common use of research and administration has been established and advanced since 1993. In 1994, when a resolution of the Senate of Berlin laid down the use of the appropriate fibre networks by the research facilities, this was the official beginning of the Berlin Research Area Information Network (BRAIN). The first seven interfaces in this fibre network in ATM technology (Classical BRAIN-ATM) were already established by the research facilities in 1995. In 1999, first systems run in Ethernet technology (Classical BRAIN-GE). These heterogeneous networks with different interfaces have been supported locally by the network administrators of the research facili-ties following global agreements. Management and advancement of the overall networks were encum-bered by these local administrations. Based on the existing experience, Berlin's research facilities agreed on the building and advancement of a technically new integrated network in gigabit Ethernet technology with standardised facilities and a centrally managed network. Since November 2003 the Berlin Research Area Information Network established a Gigabit Ethernet - called “BRAIN Integrated Network” - based on MPLS technology, including LAN to LAN linking of the facilities, local IP traffic, interface to the administration's network and WIN back-up. This BRAIN Inte-grated Network has completely replaced the locally administered predecessor networks. 24 of 27 BRAIN participants use the services of the BRAIN Integrated Network on 53 locations spread all over the city. 18 locations are connected with 1000 Mbit/s and 35 locations with 100 Mbit/s. Moreover, spread locations of a single facility have the possibililty to communicate by dedicated fibres or bandwidths. From the 2nd quarter 2007 within the scope of a pilot scheme, the advantage of a centrally administered fibre channel network "BRAIN-SAN" will be determined in order to accomplish possibilities of a spread data manage-ment of Berlin's universities and research facilities. In addition to the aforementioned services the DFN association makes use of BRAIN's structure for the connection of the X-WiN-core network nodes in Berlin and Potsdam und for access pathways to the us-ers. As from 2007, Berlin's research network BRAIN uses 2100 kilometres of single fibres from the country's fibre glass network and connects a total of 43 facilities (BRAIN participants and DFN users) from re-search, education and culture with 129 locations. The operations of BRAIN are funded basically by its users. However, the country of Berlin bears most of the costs for the maintenance of the glass fibre network, as far as it is provided by ITDZ. Central planning and steering body for BRAIN is the BRAIN planning group, which has been arranged by the administration of the Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung. It consists of staff from the computing centres of Berlin's three universities and of ZIB. BRAIN is represented legally and economically on a trust basis by the ZIB, where the BRAIN office is located also. T3 - ZIB-Report - 07-42 KW - Wissenschaftsnetz KW - Glasfasernetz KW - LAN-to-LAN-Kopplung KW - IP-Verkehr KW - Research Netzwork KW - Fibre Network KW - LAN to LAN linking KW - IP traffic Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-10458 SN - 1438-0064 ER - TY - GEN A1 - Plantikow, Stefan T1 - Transaktionen für verteilte Wikis auf strukturierten Overlay-Netzwerken T1 - Transactions for Distributed Wikis on Structured Overlay Networks N2 - Die Arbeit präsentiert ein Transaktionsverfahren für strukturierte Overlay-Netzwerke, das an die Erfordernisse verteilter Informationssysteme mit relationalem Datenmodell angepasst ist. Insbesondere wird der Einsatz von Transaktionen für verteilte Wikis betrachtet, die moderne Funktionalitäten, wie Metadaten und zusätzliche Indexe für die Navigation, unterstützen. Konsistenz und Dauerhaftigkeit der gespeicherten Daten erfordert die Behandlung von Knotenausfällen. Die Arbeit schlägt dafür das Zellenmodell vor: Das Overlay wird aus replizierten Zustandsmaschinen gebildet, um Verfügbarkeit zu gewährleisten. Das Transaktionsverfahren baut darauf auf und verwendet Two-Phase-Commit mit Fehlererkennung und Widerherstellung von ausgefallenen Transaktionsmanagern. Anwendungen wird eine Auswahl an pessimistischen und hybrid-optimistischen Nebenläufigkeitskontrollverfahren geboten, die die Minimierung von Latenzeffekten und die schnelle Ausführung von Nur-Lese-Transaktionen ermöglichen. Für die Beispielanwendung Wiki wird der erforderliche Pseudocode angegeben und die verschiedenen Nebenläufigkeitskontrollverfahren hinsichtlich ihrer Nachrichtenkomplexität verglichen. N2 - The report presents a transaction processing scheme for structured overlay networks and uses it to develop a distributed Wiki application based on a relational data model. The Wiki supports rich metadata and additional indexes for navigation purposes. Ensuring consistency and durability requires handling of node failures. Such failures are masked by providing high availability of nodes. This in turn is achieved by constructing the overlay from replicated state machines (cell model). Atomicity is realized using two phase commit with additional support for failure detection and restoration of the transaction manager. The developed transaction processing scheme provides the application with a mixture of pessimistic, hybrid optimistic and multiversioning concurrency control techniques to minimize the impact of replication on latency and optimize for read operations. The pseudocode of the relevant Wiki functions is presented and the different concurrency control techniques are evaluated in terms of message complexit T3 - ZIB-Report - 07-43 KW - Verteilte Transaktionen KW - Strukturierte Overlay-Netzwerke KW - Peer-to-Peer KW - Wikis KW - Nebenläufigkeitskontrolle KW - distributed transactions KW - structured overlay networks KW - peer-to-peer KW - wikis KW - concurrency control Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-10466 SN - 1438-0064 ER - TY - THES A1 - Lichtenstein, Tom T1 - Implementation eines Resourcebrokers im Kontext eines Grid-Datenmanagement-Systems Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-9968 ER - TY - THES A1 - Meltzer, Jörg T1 - Vergleich von Co-Reservierungs-Algorithmen in Grid-Umgebungen N2 - In dieser Arbeit werden effiziente Co-Reservierungs-Algorithmen vorgestellt, mit denen Rechenressourcen mehrerer Cluster im Grid reserviert werden können. Es werden fünf Algorithmen vorgestellt, die flexible Co-Reservierungsanfragen ermöglichen. In einer Co-Reservierungsanfrage müssen die angeforderten CPUs der Teilreservierungen exakt festgelegt werden. Die Cluster und die Startzeiten, bei denen die Teilreservierungen durchgeführt werden, ermittelt ein Co-Reservierungs-Algorithmus erst bei der Anfragebearbeitung. Die Benutzer können die Startzeit in der Anfrage eingrenzen, in dem sie eine früheste Startzeit und eine Deadline angeben. In den bisher entwickelten Reservierungsverfahren können Benutzer nur starre Co-Reservierungsanfragen stellen, in denen sie für alle Attribute der Teilreservierungen exakte Werte angeben müssen. Eine flexible Co-Reservierungsanfrage erlaubt einem Grid-Reservierungsdienst optimierte Reservierungsvarianten durchzuführen, da er aus vielen Reservierungsvarianten auswählen kann. Die Anwendungen von lokalen Benutzern können durch die Grid-Reservierungen verzögert werden. Bei der Auswahl der Reservierungsvarianten kann ein Grid-Reservierungsdienst dies berücksichtigen und den negativen Einfluß der Grid-Reservierungen verringern. Bei zwei Co-Reservierungs-Algorithmen werden auch zusätzliche Sortiervorgaben des Klienten bei der Auswahl der Reservierungsvarianten beachtet. Die Algorithmen wurden durch Simulationen mit dem Workload eines realen großen Supercomputers ausgewertet. Die Untersuchungen zeigen, daß sowohl die lokalen als auch die Grid-Benutzer von den flexiblen Anfragen profitieren können. Den lokalen Benutzern wurden die Ressourcen weniger oft durch zu früh gestellte Reservierungsanfragen entzogen. Die Grid- Benutzer können ihrerseits komfortabel eine optimierte Reservierungsvariante durchführen lassen. Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-9972 ER - TY - THES A1 - Moser, Monika T1 - Platzierung von Replikaten in Verteilten Systemen Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-9995 ER - TY - GEN A1 - Reinefeld, Alexander A1 - Schintke, Florian A1 - Schütt, Thorsten T1 - P2P Routing of Range Queries in Skewed Multidimensional Data Sets N2 - We present a middleware to store multidimensional data sets on Internet-scale distributed systems and to efficiently perform range queries on them. Our structured overlay network \emph{SONAR (Structured Overlay Network with Arbitrary Range queries)} puts keys which are adjacent in the key space on logically adjacent nodes in the overlay and is thereby able to process multidimensional range queries with a single logarithmic data lookup and local forwarding. The specified ranges may have arbitrary shapes like rectangles, circles, spheres or polygons. Empirical results demonstrate the routing performance of SONAR on several data sets, ranging from real-world data to artificially constructed worst case distributions. We study the quality of SONAR's routing information which is based on local knowledge only and measure the indegree of the overlay nodes to find potential hot spots in the routing process. We show that SONAR's routing table is self-adjusting, even under extreme situations, keeping always a maximum of $\lceil \log N \rceil$ routing entries. T3 - ZIB-Report - 07-23 KW - structured overlays KW - range queries KW - routing KW - multidimensional data sets Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-9671 SN - 1438-0064 ER - TY - THES A1 - Pham, The Anh T1 - Einbettung neuer Verwaltungsmethoden in die hierarchische Dateisystemsicht N2 - Die hierarchische Organisation von Dateien beherrscht Computersysteme seit vielen Jahren und wird sich vermutlich auch in Zukunft weiterhin durchsetzen. Dennoch stößt diese Verwaltungsmethode in einem klassischen hierarchischen Dateisystem bei dem jährlichen rasanten Zuwachs an neuen Daten an ihre Grenzen, auch wenn Nutzer eine ausgefeilte Verzeichnisstruktur mit einer disziplinierten Namensgebung konsequent auf- und ausbauen. Um den Überblick über die Dateien zu behalten, werden in dieser Arbeit neue Verwaltungsmethoden vorgestellt und in die hierarchische Dateisystemsicht eingebettet. Auf der Basis des hierarchischen Dateisystems bietet ein metadatenbasiertes Dateisystem neben dem hierarchischen Zugriff noch einen flexiblen, assoziativen Zugriff auf Dateien über virtuelle Objekte, indem Suchmethoden in Form einer Anfrage auf in einer Datenbank gespeicherte Index- und Metadaten angewendet werden. Das Ergebnis dieser Abfrage wird mit Hilfe von virtuellen Verzeichnissen und virtuellen Dateien in einer übersichtlichen Form dargestellt, so dass eine Nutzung der hierarchischen Sicht weiterhin intuitiv fortgesetzt wird. Das Datenmanagementsystem ZIBDMS, welches einen verteilten Metadatenkatalog und einen Dateireplikationskatalog beinhaltet, ermöglicht es, die oben genannten Verwaltungsmethoden für die NFS-Schnittstelle, CORBA-Middleware und Web Services transparent zu implementieren. Zudem stellt ZIBDMS weitere neue Dateiverwaltungsmethoden zur Verfügung, die sich in die hierarchische Dateisystemsicht integrieren lassen. Metadaten in Form von Attribut-Wert-Paaren lassen sich als virtuelle Datei darstellen und editieren. Eine Collection bietet die Möglichkeit, Dateien in einem logischen virtuellen Ordner zu organisieren. Mit einem Dependency-Graph lassen sich Dateien zueinander in Relation stellen, so dass eine Linkstruktur zwischen Dateien ausgedrückt werden kann. Das Verweiskonzept eines klassischen hierarchischen Dateisystems wird im ZIBDMS um eine neue Verweisart Weak-Link erweitert, um einen aktualisierbaren, konsistenten und zyklenfreien symbolischen Link anzubieten. In einer hierarchischen Sicht lässt sich durch Verweise ein Baum bilden, in dem eine Navigation und Verweisauflistung möglich sind, was außer ZIBDMS noch kein anderes System bietet. N2 - The hierarchical organization of files has dominated computer systems for many years and this will probably not change in the near future. However, with the rapid annual growth of new data this classical hierarchical file system management method reaches its limitations, even when the user consistently sets up and continually expands an elaborated directory structure with well-disciplined naming. This paper introduces new management methods to maintain an overview of all files which can be embedded in the hierarchical file system. A metadata-based file system, which is based on the hierarchical file system, offers, in addition to hierarchical access, a more flexible and associative access to files via virtual objects by providing query capabilities of index- and metadata which are stored in a database. The query results are presented in a clearly-arranged form of virtual directories and virtual files so that the intuitive hierarchical view continues to be maintained. The data management system ZIBDMS, which contains a distributed metadata catalog and a file replication catalog, permits a transparent implementation of these management methods for the NFS interface, CORBA-middleware or web services. Furthermore, ZIBDMS provides other new file management methods that can be integrated into the hierarchical file system view. Metadata in form of attribute-value-pairs can be presented and edited with a virtual file. A Collection makes it possible to organize files in logical virtual folders. Using a Dependency graph, files can be related to each other and expressed through a link structure between these files. In the ZIBDMS the reference concept of a classical hierarchal file system is extended with a new kind of reference called Weak Link in order to provide up-to-date, consistent and cycle-free symbolic links. With the references a tree can be established in a hierarchical view in which navigation and listing of references are possible; this capability is only possible in the ZIBDMS system. Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-10014 ER - TY - THES A1 - Rieche, Simon T1 - Lastbalancierung in Peer-to-Peer Systemen N2 - Peer-to-Peer (P2P) Systeme werden u.a. zur Verwaltung von großen Datenmengen benutzt, die auf verschiedene Rechner verteilt sind. Benutzern soll damit der Zugriff auf Daten innerhalb des Systems leicht ermöglicht werden. Damit in P2P Systemen die Daten effizient verteilt und gesucht werden können, existieren Distributed Hash Tables. Distributed Hash Tables (DHT) sind eine Methode, um globale Informationen persistent speichern zu können. Der Wertebereich der Hashfunktion, welche die zu veröffentlichenden Einträge auf Werte abbildet, wird in Abschnitte aufgeteilt, die einzelnen Knoten zugeteilt werden. Die meisten DHTs haben aber ein Problem bei der Verteilung der Last. Die verschiedenen DHT Systeme beruhen meist auf einem identischen Ansatz der Lastverteilung. Die Last wird nur mit Hilfe einer Hashfunktion verteilt. Es wird davon ausgegangen, dass diese Funktion die Last gleichmäßig verteilt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur Last Verteilung entwickelt, simuliert und implementiert. Bei dem Verfahren wird die Last wie bei der Verteilung von Wärme an die Umgebung abgegeben. Es wird mit existierenden Lastbalancierungsalgorithmen verglichen. Mit diesem neuen Verfahren ist es möglich, Last in DHTs besser zu verteilen ohne große Änderungen an den DHTs vorzunehmen. Es wird gezeigt, wie mit dem Verfahren zusätzlich die Fehlertoleranz des P2P Systems erhöht werden kann. N2 - One of the many uses of Peer-to-Peer (P2P) systems is the administration of large data sets that are distributed across different computers, with the goal of facilitating user access to files within the system. Distributed Hash Tables (DHT) are designed to enable the efficient distribution and search of files, by allowing global information to be persistently stored. The range of values of the hash function (the possible entries in the published hash table) are assigned to individual nodes. Most DHTs, however, have a problem with load distribution. The various DHT systems usually operate by distributing load equally among nodes. Thus the load is distributed using the help of the hash function. One assumes this function distributes the load evenly. In the context of this work a method of distributing load has been developed, simulated and implemented. With this method load is transferred in a fashion analogous to the dissipation of heat into the environment. Comparisons with existing algorithms for load balancing are drawn. With the new procedure it is possible to better distribute load in DHTs without requiring major changes to the DHTs themselves. It is shown that with the procedure the fault tolerance of P2P systems may also be increased. Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-10048 ER - TY - THES A1 - Schintke, Florian T1 - Ermittlung von Programmlaufzeiten anhand von Speicherzugriffen, Microbenchmarks und Simulation von Speicherhierarchien N2 - Kostenmodelle dienen der Ermittlung von Programmlaufzeiten, zum Vergleich der Effizienz von Algorithmen und zur Analyse des Verhaltens von Speicherhierarchien. Ein neuartiges Kostenmodell ist das Latency-of-Data-Access (LDA) Modell, das mehrere hierarchische Speicherebenen mit unterschiedlichen Latenzzeiten berücksichtigt. In dieser Diplomarbeit wird ein Simulator für Speicherhierarchien präsentiert, der die Berechnung von Programmausführungszeiten nach dem LDA-Modell erlaubt. Mit Hilfe des Simulators wird die These geprüft, daß mit diesem Modell die Ausführungszeit eines Programms adäquat abgeschätzt werden kann. Mit dem Simulator ist es erstmals praktikabel möglich, Programmausführungszeiten nach dem LDA-Modell zu bestimmen. Der Simulator kann für Systeme mit unterschiedlichen Speicherarchitekturen konfiguriert werden und unterstützt Mehrprozessorsysteme mit gemeinsamem Speicher (SMP-Systeme) mit verschiedenen Kohärenzprotokollen. Der Simulator kann mit den Ergebnissen von Microbenchmarks konfiguriert werden, die die Architekturparameter einer Speicherhierarchie messen. Die Ergebnisse bestätigen die These nicht nur für Einzelprozessorsysteme, sondern auch für SMP-Systeme, wo gleichzeitig interagierende Prozessoren gegenseitig ihre Zugriffsse-quenz auf Zwischenspeicher beeinflussen. Zusätzlich wurde eine neue Einsatzmöglichkeit des LDA-Modells entwickelt, um die Ausführungszeit von Programmteilen zu bestimmen. Einzelne Zugriffskosten können einem mehrerer parallel laufender Modelle zugeordnet werden. Dadurch können Kosten, die Zugriffe auf einzelne Speicherbereiche verursachen, separat bestimmt werden. Diese Profiling-Technik erlaubt Optimierungen an Datenstrukturen und Speicherzugriffsmustern durch präzise und gezielte Informationsproduktion. N2 - Cost models are used to determine the execution time of programs, to compare the efficiency of algorithms, and to analyse the behaviour of memory hierarchies. The Latency-of-Data-Access (LDA) model that takes into account multiple hierarchical memory levels with different latencies, is a newly proposed, innovative cost model. In this diploma-thesis, a simulator for memory hierarchies is presented that allows the calculation of execution times using the LDA model. The simulator is used to prove the claim that the execution time of a program can be accurately estimated with the LDA model. With the simulator, it is for the first time possible to determine the execution time of programs with this model in a practical way. The simulator can be configured for systems with various cache architectures and supports shared memory (SMP) multiprocessor systems with different cache coherence protocols. The simulator can be configured with the results from Microbenchmarks which measure the architectural properties of a memory hierarchy. The results confirm the claim not only for single processor systems, but also for SMP systems, where concurrently interacting processors influence each others cache access sequence. Additionally, a new field of usage of the LDA model was developed to determine execution times of program parts. Single access costs can be assigned to one of several parallel running models. As an example the costs of accesses to different memory areas can be split and determined separately. This profiling technique allows to optimise data structures and memory access patterns of sequential and parallel SMP programs by precise production of information. Y1 - 2000 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-10063 ER - TY - THES A1 - Schütt, Thorsten T1 - Synchronisation von verteilten Verzeichnisstrukturen N2 - Das Management von großen Datenmengen spielt eine immer wichtigere Rolle, wie aktuelle Entwicklungen in der Hochenergiephysik [2] zeigen. Für das DataGrid-Projekt zum Beispiel ist es notwendig, große Datenmengen auf mehrere Rechenzentren in Europa zu verteilen und die Daten untereinander zu synchronisieren. Auch innerhalb von Clustern gewinnen mit zunehmender Anzahl der Knoten Werkzeuge zur effizienten Synchronisation und Verteilung von Daten an Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein effizientes Verfahren zur Synchronisation von verteilten Verzeichnisstrukturen entwickelt und implementiert. Mit diesem Verfahren ist es möglich, unabhängige Änderungen an beliebigen Repositories gleichzeitig durchzuführen. Das Verfahren benötigt keine zentrale Instanz, wodurch eine gegenüber vielen existierenden Verfahren verbesserte Skalierbarkeit erreicht werden konnte. Dabei wurden Erkenntnisse aus der Graphentheorie eingesetzt und weiterentwickelt, um die Netzwerktopolo-gie und -handbreiten zwischen den Rechnern zu berücksichtigen. Durch die Verwendung einer Offline-Synchronisation werden Änderungen erst dann an andere Rechner propagiert, wenn der Nutzer dies anstößt. Das kann zum Beispiel nach einer abgeschlossenen Transaktion, die Änderungen an mehreren Dateien beinhaltet, angemessen sein. N2 - Current developments in high energy physics [2] show that the management of large datasets plays an important role. For the DataGrid project it is necessary to distribute large datasets over several computing centers all over Europe and to synchronize these datasets. Within clusters tools for efficient synchronization and distribution of data become more important, too. In this thesis, a method to synchronize distributed directory structures was developed and implemented which makes it possible to perform independent changes to arbitrary repositories simultaneously. This method needs no central instance and therefore the presented system achieves a better scalability than many existing systems. Knowledge from graph theory was used and improved to take the network topology and the network bandwidth between the computers into account. By using offline synchronization, changes will only be propagated when the user initiates it. This can be reasonable after a completed transaction which consists of changes on several files. Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-10071 ER - TY - THES A1 - Witte, Jochen T1 - Implementierung einer NFS Schnittstelle im Kontext eines Grid-Datenmanagement-Systems N2 - Diese Arbeit dokumentiert den Entwurf und die Implementierung einer NFS-Schnittstelle zum ZIBDMS. Das ZIBDMS, welches derzeit am Zuse-Institut Berlin entwickelt wird, ist ein Managementsystem für verteilte Daten in heterogenen Umgebungen [10]. Es soll die einfache Benutzung von Mechanismen zur Replikation sowie neue Möglichkeiten des Zugriffs und der Verwaltung von Metadaten und Datenobjekten ermöglichen. Dem Nutzer bietet das System verschiedene Sichten: Neben der klassischen, hierarchischen Sicht mit Verzeichnissen und Dateien wird auch eine attributbasierte Zugriffsmethode angeboten, in der Datenobjekte ausschließlich über Attribut/Wert-Paare referenziert werden. Für den Benutzer transparent, soll sich das System im Hinblick auf die Verfügbarkeit von Daten und Metadaten selbsttätig optimieren. Um Skalierbarkeit gew¨ahrleisten zu können, werden intern Peer-to-Peer- Techniken entwickelt und benutzt. Die NFS-Schnittstelle erhöht die Nutzbarkeit des Systems, da Client- Implementierungen für nahezu alle Betriebssysteme zur Verfügung stehen. Der Benutzer kann so über das gewohnte Dateisystem Daten und Metadaten pflegen, ohne spezifisches Vorwissen zu benötigen. In dieser Arbeit wird untersucht, inwiefern sich die Semantik des ZIBDMS auf jene des NFS-Protokolls übertragen läßt. Weiterhin wird das Konzept von Pseudodateien beschrieben und diskutiert, inwiefern es eine brauchbare Lösung darstellt, den im Vergleich zur NFS-Semantik wesentlich größeren Funktionsumfang des ZIBDMS für den Anwender nutzbar zu machen. Pseudodateien sind nicht-persistente Objekte, welche für den Benutzer als reguläre Datei sichtbar werden und die erweiterte Funktionalitäten wie die Bearbeitung von Metadaten oder die Platzierung von Replikaten über die Dateisystem-Sicht des NFS zur Verfügung stellen sollen. Schließlich werden Leistungsmessungen an den benutzten Komponenten des ZIBDMS vorgenommen und vergleichbaren Systemen gegen übergestellt. Die Aufmerksamkeit liegt hier auf der zugrundeliegenden Katalog-Technologie sowie dem durch das NFS-Protokoll verursachten Overhead. Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-10081 ER - TY - GEN A1 - Schütt, Thorsten A1 - Schintke, Florian A1 - Reinefeld, Alexander T1 - Chord#: Structured Overlay Network for Non-Uniform Load-Distribution N2 - \newcommand{\chordsharp}{Chord$^\##$} Data lookup is a fundamental problem in peer-to-peer systems: Given a key, find the node that stores the associated object. Chord and other P2P algorithms use distributed hash tables (DHTs) to distribute the keys and nodes evenly across a logical ring. Using an efficient routing strategy, DHTs provide a routing performance of $O (\log N)$ in networks of $N$ nodes. While the routing performance has been shown to be optimal, the uniform key distribution makes it impossible for DHTs to support range queries. For range queries, consecutive keys must be stored on lo gically neighboring nodes. In this paper, we present an enhancement of Chord that eliminates the hash function while keeping the same routing performance. The resulting algorithm, named \chordsharp{}, provides a richer function ality while maintaining the same complexity. In addition to Chord, \chordsharp{} adapts to load imbalance. T3 - ZIB-Report - 05-40 KW - DHT KW - P2P KW - Range Queries Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-8736 ER - TY - JOUR A1 - Salem, Farouk A1 - Schintke, Florian T1 - Load balancing mechanism for FLESnet JF - CBM Progress Report 2020 Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.15120/GSI-2021-00421 SP - 156 EP - 157 ER - TY - GEN A1 - Mokhtari, Zahra A1 - Patterson, Robert I. A. A1 - Höfling, Felix T1 - Spontaneous trail formation in populations of auto-chemotactic walkers N2 - We study the formation of trails in populations of self-propelled agents that make oriented deposits of pheromones and also sense such deposits to which they then respond with gradual changes of their direction of motion. Based on extensive off-lattice computer simulations aiming at the scale of insects, e.g., ants, we identify a number of emerging stationary patterns and obtain qualitatively the non-equilibrium \add{state} diagram of the model, spanned by the strength of the agent--pheromone interaction and the number density of the population. In particular, we demonstrate the spontaneous formation of persistent, macroscopic trails, and highlight some behaviour that is consistent with a dynamic phase transition. This includes a characterisation of the mass of system-spanning trails as a potential order parameter. We also propose a dynamic model for a few macroscopic observables, including the sub-population size of trail-following agents, which captures the early phase of trail formation. T3 - ZIB-Report - 21-36 Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-84466 SN - 1438-0064 ER - TY - GEN A1 - Lemke, Mathias A1 - Stein, Lewin A1 - Hölter, Arne A1 - Weinzierl, Stefan T1 - Adjungierten-basierte Synthese und Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit komplexer Richtcharakteristik N2 - Die Bestimmung optimaler Treiberfunktionen von Lautsprechern mit frequenzabhängiger Richtcharakteristik ist ein schlecht gestelltes Optimierungsproblem. Zu dessen Lösung haben die Autoren in vorangegangenen Beiträgen eine adjungierten-basierte Methode zur Optimierung von Lautsprecher-Arrays im Zeitbereich vorgestellt [5, 6, 8]. Diese ermöglicht unter anderem die Berücksichtigung von Berandungen und Umgebungseffekten wie Wind, war jedoch bisher auf monopol-artige Quellen beschränkt. Um diese Einschränkung zu beheben, haben die Autoren einen adjungierten-basierten Zeitbereichsansatz mit Finiten-Differenzen (FDTD) zur Synthese komplexer synthetischer Schallquellen durch diskrete, gitter-basierte Monopole vorgestellt [4, 9]. In diesem Beitrag demonstrieren die Autoren die entsprechende Modellierung eines realen Zweiwege-Monitors (A). Zudem wird gezeigt, wie sich die Vielzahl der zur Synthese verwendeten Monopole in eine Lautsprecher-Treiberfunktion überführen lassen (B). Y1 - 2021 SN - 978-3-939296-18-8 U6 - https://doi.org/https://doi.org/10.14279/depositonce-12515 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ER - TY - JOUR A1 - Leser, Ulf A1 - Hilbrich, Marcus A1 - Draxl, Claudia A1 - Eisert, Peter A1 - Grunske, Lars A1 - Hostert, Patrick A1 - Kainmüller, Dagmar A1 - Kao, Odej A1 - Kehr, Birte A1 - Kehrer, Timo A1 - Koch, Christoph A1 - Markl, Volker A1 - Meyerhenke, Henning A1 - Rabl, Tilmann A1 - Reinefeld, Alexander A1 - Reinert, Knut A1 - Ritter, Kerstin A1 - Scheuermann, Björn A1 - Schintke, Florian A1 - Schweikardt, Nicole A1 - Weidlich, Matthias T1 - The Collaborative Research Center FONDA JF - Datenbank-Spektrum Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/s13222-021-00397-5 VL - 21 IS - 3 SP - 255 EP - 260 ER - TY - JOUR A1 - Pathania, Yogyata A1 - Chakraborty, Dipanjan A1 - Höfling, Felix T1 - Continuous demixing transition of binary liquids: finite-size scaling from the analysis of sub-systems JF - Advances Theory and Simulation Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1002/adts.202000235 VL - 4 SP - 2000235 ER - TY - JOUR A1 - Frömberg, Daniela A1 - Höfling, Felix T1 - Generalized master equation for first-passage problems in partitioned spaces JF - Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1088/1751-8121/abf2ec VL - 54 SP - 215601 ER -