ZIB-Report
Refine
Year of publication
Document Type
- ZIB-Report (37)
Has Fulltext
- yes (37)
Is part of the Bibliography
- no (37) (remove)
Keywords
- DHT (3)
- Paxos (3)
- GPGPU (2)
- MPI (2)
- 67p (1)
- Active message (1)
- Algorithms (1)
- Bioinformatics (1)
- Classification (1)
- Concurrent Kernel Execution (1)
Institute
- Distributed Algorithms and Supercomputing (37) (remove)
03-06
While attribute-value pairs are a popular method to name objects, information retrieval from those attribute-based namespaces is not an easy task. The user has to recall correct attribute names and values and master the syntax and semantics of query formulation. This paper describes hierarchical structures in attribute-based namespaces, shows how to extract them efficiently and evaluates the quality of these structures in an user experiment. It proposes an user interface for browsing attribute-named object sets which makes this task resemble todays file-system browsers and compares the usability of this interface to normal form-based methods in an user study.
02-06
\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.
02-52
Global grid environments do not only provide massive aggregated computing power but also an unprecedented amount of distributed storage space. Unfortunately, dynamic changes caused by component failures, local decisions, and irregular data updates make it difficult to efficiently use this capacity. In this paper, we address the problem of improving data availability in the presence of unreliable components. We present an analytical model for determining an optimal combination of distributed replica catalogs, catalog sizes, and replica servers. Empirical simulation results confirm the accuracy of our theoretical analysis. Our model captures the characteristics of highly dynamic environments like peer-to-peer networks, but it can also be applied to more centralized, less dynamic grid environments like the European {\em DataGrid}.
05-40
\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.
06-24
THESEUS, the ZIB threading environment, is a parallel implementation of a protein threading based on a multi-queued branch-and-bound optimal search algorithm to find the best sequence-to-structure alignment through a library of template structures. THESEUS uses a template core model based on secondary structure definition and a scoring function based on knowledge-based potentials reflecting pairwise interactions and the chemical environment, as well as pseudo energies for homology detection, loop alignment, and secondary structure matching. The threading core is implemented in C++ as a SPMD parallization architecture using MPI for communication. The environment is designed for generic testing of different scoring functions, e.g. different secondary structure prediction terms, different scoring matrices and information derived from multiple sequence alignments. A validaton of the structure prediction results has been done on the basis of standard threading benchmark sets. THESEUS successfully participated in the 6th Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction (CASP) 2004.
06-44
During the last few years more and more functionalities of RNA have been discovered that were previously thought of being carried out by proteins alone. One of the most striking discoveries was the de tection of microRNAs, a class of noncoding RNAs that play an important role in post-transcriptional gene regulation. Large-scale analyses are needed for the still increasingly growing amount of sequen ce data derived from new experimental technologies. In this paper we present a framework for the detection of the distinctive precursor structure of microRNAS that is based on the well-known Smith-Wat erman algorithm and various filtering steps. We conducted experiments on real genomic data and we found several new putative hits for microRNA precursor structures.
07-42
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.
07-43
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.
07-23
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.
07-48
The latest machine generation installed at supercomputer centres in Germany offers a peak performance in the tens of Tflop/s range. We study performance and scaling of our quantum chromodynamics simulation programme BQCD that we obtained on two of these machines, an IBM Blue Gene/L and an SGI Altix 4700. We compare the performance of Fortran/MPI code with assembler code. The latter allows to exploit concurrency at more levels, in particular in overlapping communication and computation as well as prefetching data from main memory.