Computação Escalável

No contexto de linguagens de programação é comum aparecer os termos concorrência e paralelismo. Assinale a alternativa correta:  

Na computação, podemos construir aplicações e executá-las explorando muitos recursos computacionais existentes nos seus processadores, independentemente do seu porte e da sua finalidade, sendo que, para os desenvolvedores e os usuários finais dos ambientes computacionais, essa percepção da escalabilidade dos sistemas fica oculta.

Em termos computacionais, a escalabilidade pode ser definida como:

Para atender às premissas da computação escalável, dois processos computacionais são utilizados: a computação paralela e a distribuída. Explorando a computação paralela, verifica-se que, nesse tipo de computação, ocorre a utilização simultânea de múltiplos recursos computacionais para que uma determinada tarefa seja concluída. Assim, para que possa ser executada em diversas ______________ (lacuna 1), uma atividade é subdividida em partes ____________________ (lacuna 2), que podem ser executadas _________________________ (lacuna 3), pois o programa é dividido em conjuntos de ____________________________ (lacuna 4).

Assinale a alternativa que possui a sequência correta das lacunas.

A computação paralela, definida como o uso simultâneo de múltiplos recursos computacionais para resolver um problema e que representa uma das aplicações para a computação escalável, pode possuir mais de uma solução para atender ao processamento em paralelo.

Baseando-se na possibilidade de mais de uma solução para a computação paralela, identifique se são (V) verdadeiras ou (F) falsas as afirmativas a seguir.

I. (  ) Um único computador com múltiplos processadores representa uma das possibilidades de solução para a computação paralela.

II. (  ) Um número arbitrário de computadores conectados pela rede representa uma das possibilidades de solução para a computação paralela.

III. (  ) Uma combinação de um único computador com múltiplos processadores e um número arbitrário de computadores conectados pela rede representa uma das possibilidades de solução para a computação paralela.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.

A computação distribuída — que representa uma coleção de computadores independentes aparentando ser um único computador, com o hardware apresentando uma capacidade autônoma, com o software sendo visto pelos usuários como uma única máquina e com a transparência sendo um conceito-chave — possui a grande vantagem da extensibilidade.

Com relação à extensibilidade da computação distribuída, avalie as afirmações a seguir, que explicam essa vantagem.

I. O sistema se mantém estável.

II. Novos softwares podem ser instalados gradativamente. 

III. Há compartilhamento de recursos. 

IV. Recursos de alto custo podem ser mais bem utilizados.

Está correto o que se afirma em:

A computação paralela faz uso de diversos conceitos estudados em Sistemas Operacionais e em Sistemas Distribuídos. Um conceito fundamental que envolve a relação entre o tempo de um programa executado sequencialmente e outro executado de forma paralela, sendo esse um dos indicadores para quantificar o desempenho de um programa paralelo é conhecido como: 

Uma outra forma de atender às premissas da computação escalável é utilizando a computação distribuída. A computação distribuída representa uma coleção de computadores independentes aparentando ser um único computador, com as seguintes características: o hardware possuindo capacidade autônoma, o software sendo visto pelos usuários como uma única máquina e utilizando um conceito-chave: a transparência.

Considerando a transparência como conceito-chave da computação distribuída, assinale a alternativa que descreve, corretamente, como a transparência pode ser entendida.

Um processador equipado com paralelismo no nível de threads pode executar processos ______ do código, sendo possível rodar dois processos de um mesmo aplicativo ao mesmo tempo.

Considere a classificação de Flynn para arquiteturas de computadores e verifique a que se encaixa no contexto de múltiplas instruções e múltiplos dados (MIMD).

É conhecido como um modelo de programação no contexto do paralelismo em que não há a comunicação explícita de dados entre as tarefas e o espaço de endereçamento global permite um modelo de programação mais amigável. Esse modelo recebe o nome de:

Os sistemas de memória distribuída possuem uma rede de comunicação para interconectar os processadores, e cada processador tem a sua própria memória local, não existindo um espaço de endereçamento global, pois cada processador tem acesso somente à sua memória. O programador determina quando e como um dado é propagado de um processador para o outro. Assim como na memória compartilhada, a memória distribuída apresenta vantagens e desvantagens para o modelo.

Correlacione, adequadamente, os elementos a seguir, que se demonstram como desvantagem ou vantagem para a memória distribuída.

1. Desvantagem

2. Vantagem

I. Comunicação de dados.

II. Escalabilidade.

III. Memória global.

IV. Comportamento dos processadores.

V. Acesso à memória.

Assinale a alternativa que correlaciona, adequadamente, os dois grupos de informação.

São vantagens dos processadores multicore:

I. Maior desempenho.

II. Funcionar apenas em servidores de data center.

III. Poder executar mais de um processo por ciclo de clock.

IV. Poder executar mais de uma tarefa por ciclo de clock e cada tarefa executar mais de um processo por vez.

Os modelos de programação paralela não são específicos para um determinado tipo de arquitetura e qualquer modelo pode, teoricamente, ser implementado em qualquer hardware. 

Com relação às características do modelo de programação de memória distribuída, avalie as afirmações a seguir:

I. Tarefas utilizam endereço comum para leitura e gravação simultâneas.

II. Há um conjunto de tarefas que utilizam a memória local durante a computação. 

III. Não existe a necessidade de comunicação explícita de dados entre as tarefas. 

IV. Várias tarefas podem residir na mesma máquina.

Está correto o que se afirma em:

Um outro tipo de memória compartilhada utilizada na computação escalável denomina-se _______________________________ (lacuna 1), na qual os ________________ (lacuna 2) são conectados por canais de comunicação e o espaço de endereçamento ainda é _____________ (lacuna 3).

Assinale a alternativa que possui a sequência correta das lacunas.

Em computação escalável, um elemento muito importante para que os processos de paralelismo, concorrência e escalabilidade ocorram de maneira satisfatória está relacionado à memória dos equipamentos que estão sendo utilizados. 

Identifique se são (V) verdadeiras ou (F) falsas as afirmativas a seguir relacionadas à memória.

I. (  ) Múltiplos processadores compartilham diferentes recursos de memória em um espaço de endereçamento global.

II. (  ) Modificações efetuadas em uma região de memória por um processador são visíveis a todos os outros processadores;

III. (  ) As memórias se dividem em duas classes denominadas: UMA e NUMA.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.

A memória compartilhada, na computação escalável, representa um elemento fundamental para os processos de paralelismo, concorrência e escalabilidade das máquinas. Mas, como qualquer procedimento tecnológico, apresenta vantagens e desvantagens para o modelo.

Correlacione, adequadamente, os elementos a seguir, que se demonstram como vantagem ou desvantagem para a memória compartilhada.

1. Vantagem

2. Desvantagem

I. Programação.

II. Escalabilidade.

III. Compartilhamento de dados entre as tarefas.

IV. Tráfego entre a memória e a CPU.

V. Sincronização dos acessos. 

Assinale a alternativa que correlaciona, adequadamente, os dois grupos de informação.

São características fundamentais da Computação em Nuvem segundo o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia do Departamento de Comércio Norte-Americano(NIST): 

Um projeto promove um ecossistema dinâmico para a implantação global de datacenters na nuvem, compartilhando o mesmo servidor e os mesmos projetos de datacenter que capacitam a nuvem em hiperescala. O ________________________________ (lacuna 1) é uma comunidade global de líderes em tecnologia que trabalha em conjunto para liberar ______________________ (lacuna 2) de TI proprietárias para tornar o __________________ (lacuna 3) mais eficiente, flexível e escalável, facilitando a personalização.

Assinale a alternativa que possui a sequência correta das lacunas.

Os clusters, que trabalham sobre nós de processamento, tendem a ser resistentes a falhas de hardware, software e energia e têm como um dos seus objetivos manter os serviços em operação o maior tempo possível, o que é conhecido como “alta disponibilidade”. Nesse contexto, utiliza-se uma técnica para distribuir carga de trabalho de maneira uniforme entre dois ou mais nós, enlaces de comunicação, discos de armazenamento e outros recursos computacionais.

Assinale a alternativa que contém, corretamente, o nome da técnica demonstrada pelas características anteriores.

Na computação escalável e em outras aplicações, várias possibilidades surgem com o propósito de apresentar alternativas para que tanto a parte do hardware como a do software possam ser mais bem atendidas e permitir como que o usuário do sistema computacional fique satisfeito.

Correlacione, adequadamente, os elementos a seguir, que demonstram a associação do tipo de sistema e uma de suas características.

1. Internet

2. WWW

3. Grid

4. Cloud

I. Computadores compartilham poder computacional e recursos como armazenamento de disco, aplicações e bases de dados.

II. Teve início na década de 1990.

III. Infraestrutura de rede que conecta milhões de computadores (baseada na pilha TCP/IP).

IV. Modelo que permite o acesso de forma onipresente, conveniente e sob demanda a um conjunto de recursos computacionais compartilhados e configuráveis.

Assinale a alternativa que correlaciona, adequadamente, os dois grupos de informação.

A plataforma CUDA da Nvidia utiliza o poder de processamento gráficos da GPUs (GraphicalProcessing Unit) para auxiliar na resolução de tarefas computacionais complexas nos campos da medicina e engenharia por exemplo. Sobre o CUDA podemos afirmar que: 

Algumas motivações para o OpenMPi podem ser relacionadas: (1) à necessidade de poder computacional; (2) às dificuldades na melhoria dos processadores sequenciais; (3) ao custo-benefício; e (4) às dificuldades de comunicação, coordenação, sincronização e distribuição de trabalho.

Relacione, adequadamente, os elementos a seguir, que se demonstram como vantagem ou desvantagem para o MPi.

1. Vantagem
2. Desvantagem

1. Portabilidade.
2. Comunicação entre os hosts.
3. Ambiente de controle de execução.
4. Desempenho.
5. Interface com o usuário.

Assinale a alternativa que correlaciona, adequadamente, os dois grupos de informação.

Além dos modelos e da programação de paralelismo explícito e multithread implícito, um terceiro modelo é o ______________________________ (lacuna 1), no qual todos os programas iniciam a sua execução com um processo mestre. O _______________________ (lacuna 2) executa sequencialmente até encontrar um construtor ____________________ (lacuna 3), momento em que cria um team de threads. O código delimitado pelo construtor paralelo é executado em paralelo pelo master thread e pelo team de threads.

Assinale a alternativa que possui a sequência correta das lacunas.

Relacionado a um programa OpenMP, pode-se observar algumas características específicas. Além de utilizar as definições da biblioteca omp.h; implementar o programa em libgomp.so; e usar, na sua compilação, a opção -fopenmp, o programa pode utilizar três tipos de variáveis específicas.

Identifique se são (V) verdadeiras ou (F) falsas as afirmativas a seguir, que descrevem os três tipos de variáveis utilizadas em um programa OpenMP.

I. (  ) private

II. (  ) shared

III. (  ) lastprivate

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.

Na computação paralela, utilizam-se plataformas de software e hardware de alto desempenho que usam o poder de processamento dos núcleos das GPUs da NVIDIA. Como exemplo prático, pode-se citar a utilização de GPUs com o objetivo de simular o fluxo sanguíneo e identificar placas arteriais ocultas sem fazer uso de técnicas de imageamento invasivas ou cirurgias exploratórias.

Assinale a alternativa que justifica, corretamente, o motivo para as GPUs serem tão eficientes.

Nos estudos da computação paralela, atende-se a demandas nos campos matemático, científico e biomédico, além das demandas na computação e na engenharia, devido às características das aplicações nesses campos, que são altamente paralelizáveis.

Analise a definição a seguir:

Plataforma de software e hardware para computação paralela de alto desempenho que utiliza o poder de processamento dos núcleos das GPUs da NVIDIA. 

Assinale a alternativa que nomeia, corretamente, o framework da computação paralela para a definição do trecho anterior.

O OpenMP é um modelo de programação de memória compartilhada, que nasceu da cooperação entre um grupo de grandes fabricantes de software e hardware, com o intuito de promover uma padronização nesse campo de aplicação, não sendo, necessariamente, uma implementação, mas sim uma especificação que todos os seus usuários podem utilizá-la.

Com relação ao OpenMP e aos seus objetivos, observe as afirmativas a seguir.

I. Ser o padrão de programação para arquiteturas de memória compartilhada.

II. Estabelecer um conjunto simples e ilimitado de diretivas de programação.

III. Possibilitar a paralelização incremental de programas sequenciais.

IV. Permitir implementações eficientes em problemas de granularidade.

Está correto o que se afirma em:

O framework Kafka, para processamento em larga escala, é uma plataforma de streaming distribuído que possui alta escalabilidade, tolerância a falhas, permite alto nível de paralelismo e desacoplamento entre produtores de dados e consumidores de dados. 

Analise estas duas definições: as mensagens são persistidas em uma fila, mas uma mensagem específica pode ser consumida por, no máximo, um consumidor; as mensagens são persistidas em um tópico, e os consumidores podem se inscrever em um ou mais tópicos e consumir todas as mensagens desse tópico.

Assinale a alternativa correta que define os tipos de sistemas de mensagens para a definição dos trechos acima, respectivamente.

O Spark representa outro framework para processamento de dados em larga escala, que foi motivado, por exemplo, pelo aumento dos datasets na web e pela Internet das Coisas (IoT). O Apache Spark, uma alternativa ao MapReduce para algumas aplicações, é um sistema de computação em cluster com baixa latência e usado para grandes conjuntos de dados.

Assinale a alternativa que descreve um dos principais benefícios do Apache Spark.

O framework Apache Spark aborda o problema do acesso __________ aos dados com conjuntos de dados __________ resilientes (RDDs). O RDD permite que as aplicações mantenham conjuntos de trabalho na memória para __________. Destaca-se como um modelo de programação tolerante a falhas, utilizando computação distribuída e compartilhamento em memória.

Assinale a alternativa que possui a sequência correta das lacunas. 

O conjunto de soluções do framework Apache Sparké denominado “ecossistema Apache Spark”. Esse ecossistema é constituído pelos seguintes elementos: Spark Core, Spark SQL, Spark Streaming, MLLib e Graphx, cada qual com as suas funções específicas no framework.

Com relação às funcionalidades dos elementos que compõem o ecossistema do framework Apache Spark, avalie as afirmações a seguir que explicam essas vantagens.

I. Spark Core: refere-se ao motor de execução da plataforma e representa um mecanismo de processamento de dados distribuído.

II. Spark SQL: é um mecanismo para o Hadoop Hive que permite que consultas não modificadas sejam executadas de forma mais rápida.

III. Spark Streaming: é um mecanismo que permite aplicativos interativos e analíticos poderosos no streaming de dados.

IV. GraphX: é o mais novo componente do Spark e representa uma biblioteca de aprendizado de máquina escalável.

V. MLLib: é um mecanismo de computação gráfica que fornece vários utilitários úteis para tarefas de aprendizado de máquina.

É correto o que se afirma em:

Para se avaliar um sistema computacional, torna-se necessário realizar uma análise detalhada dos recursos do sistema, dos gerenciadores, dos usuários, dos objetivos do sistema e da avaliação. As medidas não podem ser fatores degeneradores, mas devem considerar o domínio da aplicação e deixar a análise isenta.

Leia as afirmações a seguir que definem técnicas para a medição de sistemas computacionais.

I. Inspeções.

II. Protótipos.

III. Benchmarking.

É correto que se afirma em:

Algum tipo de teste em aplicações computacionais precisa ser realizado. Há diversos tipos de testes associados a contexto diferentes. Por exemplo, quando se desenvolve uma interface de uma aplicação Web há a necessidade de realizar um teste para saber se a interface está adequada para a entrada de dados pelo usuário. Porém há testes de carga para sistemas que rodam no back-end (servidores) que ajudam a provisionar melhor a infraestrutura computacional. O nome do teste que considera vários sistemas executando no mesmo servidor, sendo utilizado para encontrar   situações em que uma aplicação boqueia os dados da outra, chama-se: 

Na caracterização da carga de trabalho imposta a um sistema computacional há diversas possibilidades a serem consideradas. Àquela que utiliza sequência de requisições com time stampé chamada de: 

Uma das características da ferramenta ______ são os controles de gravação que são importantes no momento da gravação dos scripts, ajudando a economizar tempo no projeto, bem como o extrator de expressão regular que auxilia a coleta de dados dos resultados retornados, podendo assim realizar validações durante o teste. 

Como o objetivo de que os testes em sistemas computacionais diversos sejam realizados de forma ordenada, completa e segura, existem várias ferramentas disponíveis para a realização de testes dos sistemas computacionais diversos, tanto para testes de estresse como para testes de carga. 

Analise o trecho a seguir: simula um grupo de usuários enviando solicitações para um servidor de destino e retorna estatísticas, que mostram o desempenho e/ou a funcionalidade do servidor/aplicativo de destino por meio de tabelas, gráficos etc. 

Assinale a alternativa correta que define o nome da ferramenta da definição do trecho acima.

São pontos que precisam ser considerados na avaliação de desempenho de um sistema computacional, exceto: 

No processo final de instalação/criação de um cluster com o OpenShift, vamos criar o arquivo daemon.jso e permitir o uso do registro do dockerpico /etc/docker/daemon.json. Finalmente, precisamos iniciar o cluster OpenShift especificando o IP do host e logando no cluster como administrador.

Assinale a alternativa correta que demonstra os comandos para iniciar o cluster OpenShift especificando o IP do host e logando no cluster como administrador.

O OpenShift é uma plataforma como serviço (PaaS) gratuita, de código aberto e de desenvolvimento em nuvem desenvolvida pela Red Hat. Com ele, podemos criar um ambiente integrado baseado em containers, implantar aplicações feitas em diversas linguagens e escalar essas aplicações.

Assinale a alternativa correta que descreve os pré-requisitos para instalar o OpenShift.

O OpenShift fornece uma base consistente para gerenciar implantações de aplicações na edge, multicloud e na nuvem híbrida. O ______ é mecanismo responsável por coletar informações sobre o estado dos componentes e elementos do cluster OpenShift, enquanto a ______ faz o controle de acesso às APIs. 

No OpenShift, após todos os passos de instalação terem sido concluídos, temos que criar o projeto logando no cluster com o usuário developer. Após isso, o processo de deploy já pode ser iniciado e outras atividades podem ser realizadas, como o próprio deploy, a verificação do status do projeto e do deploy. 

Avalie os resultados parciais a seguir de duas ações na console do OpenShift: 

NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE 

NAME READY STATUS RESTARTS AGE.

Assinale a alternativa correta que descreve quais ações foram solicitadas, respectivamente, no console do OpenShift e que geraram os resultados parciais acima.