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Tipo de documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Avaliação de algoritmos de escalonamento de tarefas em ambientes heterogêneos e distribuídos baseado em workflows científicos
Autor: Lousada, Luis Gustavo Macedo
Primer orientador: Gabriel, Paulo Henrique Ribeiro
Primer miembro de la banca: Abdala, Daniel Duarte
Segundo miembro de la banca: Silva, Eduardo Cassiano
Resumen: O escalonamento de tarefas em ambientes heterogêneos e distribuídos é um desafio clássico (NP-completo) e fundamental para a otimização de determinados sistemas. Na literatura, grande parte das análises de algoritmos de escalonamento baseiam-se em grafos sintéticos, o que pode mascarar gargalos, padrões de comunicação e padrões de dependências que estão presentes em ambientes produtivos reais. A partir disso, esta monografia tem como objetivo avaliar o desempenho de cinco heurísticas (HEFT, IHEFT, PEFT, IPEFT e DLS) utilizando instâncias de workflows científicos reais (1000genome, BWA, Epigenomics e Montage). A metodologia baseou-se no desenvolvimento de um simulador que analisou as heurísticas utilizando grafos com diferentes escalas e ambientes com diferentes quantidades de processadores (4, 8, 16 e 32). Após a simulação, foi avaliado os resultados sob a ótica das seguintes métricas: makespan, scheduling length ratio, load balancing, waiting time e communication cost. Os resultados demonstram que a eficiência do escalonamento é muito condicionada pela topologia do grafo, pela escala da infraestrutura e pelas heurísticas usadas pelos algoritmos. O IPEFT destacou-se pela minimização do makespan ao proteger o caminho crítico, enquanto o PEFT, utilizando sua estratégia de look-ahead, provou-se altamente eficiente no gerenciamento do waiting time e communication cost. Por outro lado, algoritmos que se baseiam em políticas do tipo non-insertion, como o DLS, ou em mecanismos de troca de processador baseada em um threshold, como o IHEFT, revelaram os piores resultados dependendo da densidade do grafo. Conclui-se que, embora não exista uma solução universal para todos os cenários, abordagens que antecipam gargalos (look-ahead) ou protegem tarefas críticas demonstram maior adaptabilidade, reforçando que o desenvolvimento de sistemas distribuídos exige um profundo entendimento da natureza de cada problema e da aplicação.
Abstract: Task scheduling in heterogeneous and distributed environments is a classic (NP-complete) challenge and is fundamental to the optimization of certain systems. In the literature, most analyses of scheduling algorithms are based on synthetic graphs, which can mask bottlenecks, communication patterns, and dependency patterns that are present in real production environments. Based on this, this thesis aims to evaluate the performance of five heuristics (HEFT, IHEFT, PEFT, IPEFT, and DLS) using instances of real scientific workflows (1000genome, BWA, Epigenomics, and Montage). The methodology was based on the development of a simulator that analyzed the heuristics using graphs of different scales and environments with varying numbers of processors (4, 8, 16, and 32). Following the simulation, the results were evaluated using the following metrics: makespan, scheduling length ratio, load balancing, waiting time, and communication cost. The results demonstrate that scheduling efficiency is heavily influenced by the graph topology, the scale of the infrastructure, and the heuristics used by the algorithms. IPEFT stood out for minimizing makespan by protecting the critical path, while PEFT, using its look-ahead strategy, proved highly efficient in managing waiting time and communication cost. On the other hand, algorithms based on non-insertion policies, such as DLS, or on threshold-based processor-switching mechanisms, such as IHEFT, yielded the worst results depending on the graph density. It can be concluded that, although there is no universal solution for all scenarios, approaches that anticipate bottlenecks (look-ahead) or protect critical tasks demonstrate greater adaptability, reinforcing the fact that the development of distributed systems requires a deep understanding of the nature of each problem and application.
Palabras clave: Computação Paralela
Escalonamento de Tarefas
Ambientes Heterogêneos
Aplicações Paralelas
Sistemas distribuídos
DAG
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::COMPUTABILIDADE E MODELOS DE COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Cita: LOUSADA, Luis Gustavo Macedo. Avaliação de algoritmos de escalonamento de tarefas em ambientes heterogêneos e distribuídos baseado em workflows científicos. 2026. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Sistemas de Informação) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50022
Fecha de defensa: 7-ago-2026
Aparece en las colecciones:TCC - Sistemas de Informação (Uberlândia)

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