Actividades de Aprendizaje Autónomo — Módulo 3 (EC3)

Asignatura: TEL-420 · Sistemas Paralelos Módulo 3: Programación Paralela en Memoria Distribuida (MPI y Cústeres) Docente: Ing. Elias Cassal Baldiviezo Horas de dedicación autónoma: 8 horas Semanas de ejecución: 7 a 10

1. Justificación y propósito pedagógico

Conforme al apartado 20.3 del Programa Docente del Proyecto Formativo, el aprendizaje autónomo en el módulo 3 afianza las competencias de diseño y orquestación de sistemas distribuidos, desafiando al estudiante a coordinar procesos aislados con memoria privada y a evaluar científicamente el impacto de la red de interconexión física sobre la escalabilidad.

2. Bloque de Actividades Autónomas Obligatorias

Actividad A1: Desarrollo progresivo de aplicaciones MPI (Punto a Punto y Colectivas)

Momento de entrega: Fin de la Semana 9.
Instrumento de evaluación: file:///home/eliasdev/sistemas_paralelos/10-modulos/M3-mpi-custeres/rubrica-codigo-mpi.md (40% de EC3).
Consigna de trabajo:
Completar la implementación de las cuatro aplicaciones MPI solicitadas:
Anillo de procesos bloqueante libre de interbloqueos cíclicos.
Anillo no bloqueante con solapamiento comprobado de cómputo aritmético mediante MPI_Isend / MPI_Irecv.
Aproximación de Monte Carlo para $\pi$ con MPI_Bcast y MPI_Reduce utilizando generadores congruenciales lineales (LCG) con semillas disjuntas por rango.
Multiplicación matricial distribuida por bloques de filas con MPI_Scatter y MPI_Gather.
Incluir pruebas automatizadas de verificación que aseguren que para $p \in \{2, 4, 8\}$ el resultado numérico coincide con la versión secuencial con un error menor a $10^{-9}$ .

Actividad A2: Diseño, configuración y documentación de clúster virtualizado con Slurm

Momento de entrega: Fin de la Semana 9.
Instrumento de evaluación: file:///home/eliasdev/sistemas_paralelos/10-modulos/M3-mpi-custeres/rubrica-informe-cluster.md (35% de EC3).
Consigna de trabajo:
Construir la receta de Docker Compose o máquinas virtuales KVM/Multipass que despliegue el clúster multi-nodo en las estaciones Dell OptiPlex (Core i7, 32 GB RAM).
Configurar la red virtual, acceso SSH sin contraseñas entre nodos, exportación del sistema de archivos NFS /shared/hpc y los demonios slurmctld y slurmd.
Redactar el informe técnico en PDF documentando la topología de red, el direccionamiento IP, el archivo slurm.conf y las pruebas de validación con sinfo y squeue.

Actividad A3: Experimentación de escalabilidad distribuida y validación del modelo LogP

Momento de entrega: Fin de la Semana 10.
Instrumento de evaluación: file:///home/eliasdev/sistemas_paralelos/10-modulos/M3-mpi-custeres/rubrica-escalabilidad.md (25% de EC3).
Consigna de trabajo:
Automatizar la ejecución de pruebas con un script de benchmarking sobre Slurm para $p \in \{1, 2, 4, 8, 12\}$ y 3 tamaños de problema.
Calcular medias aritméticas y desviaciones estándar descartando la primera corrida de calentamiento.
Estimar los parámetros del modelo de comunicación $T_{comm} = \alpha + \beta \cdot m$ en la red Ethernet del laboratorio.
Graficar y contrastar las curvas empíricas de Speedup frente a la Ley de Amdahl (escalabilidad fuerte) y Ley de Gustafson (escalabilidad débil).