Masters Programação Concorrente e Distribuída Nuno Lopes Mestrado em Engenharia Informática (2018/2019) Instituto Politécnico do Cávado e do Ave Escola Superior de Tecnologia Pág. 1 de 3 Trabalho Prático 2 - Programação Distribuída Este trabalho prático tem como principal objetivo a utilização das capacidades de programação distribuída em Java através do modelo de Actores para um problema de cálculo computacional. Deve ser usada a biblioteca Akka para suporte ao modelo de Actores. Descrição do Problema Considere o problema de calcular o valor de PI, definido pela divisão do valor da circunferência pelo valor do diâmetro de um círculo. Existem vários algoritmos matemáticos que permitem estimar o valor de PI com base em cálculos. Considere o método de Monte-Carlo1, e o método de Séries de Gregory-Leibniz2. O método de Monte-Carlo consiste em gerar aleatoriamente uma grande quantidade de pontos numa área de largura e altura igual a 1 (as coordenadas x e y variam entre 0 e 1). O valor de PI é o produto de 4 pela divisão entre a quantidade de números gerados com uma distância inferior a 1 unidade a partir da raíz (0,0) e a quantidade total de números gerados. O método de Séries de Gregory-Leibniz é calculado através da fórmula: Pode ser implementado com o seguinte algoritmo: Ao paralelizar este algoritmo, é necessário ter em atenção o potencial conflito na variável partilhada “factor”, que deverá ser substituída pelo seguinte código: 1 https://www.geeksforgeeks.org/estimating-value-pi-using-monte-carlo/ 2 https://www.mathscareers.org.uk/article/calculating-pi/ Programação Concorrente e Distribuída Nuno Lopes Mestrado em Engenharia Informática (2018/2019) Instituto Politécnico do Cávado e do Ave Escola Superior de Tecnologia Pág. 2 de 3 Implementação do Problema através do Método de Séries de Gregory-Leibniz (10 vals) Desenvolva uma aplicação distribuída, usando o modelo de actores, para o cálculo de PI usando o método de Séries de Gregory-Leibniz. O objectivo desta implementação é modelar a distribuição do cálculo computacional pelos vários actores. A aplicação recebe como entrada a quantidade de iterações k para estimar o valor final, assim como o número de cálculos concorrentes a suportar. Deve produzir como resultado o valor estimado de PI.
- Apresente o tipo de actores que irá usar para a execução distribuída deste cálculo, assim como a sua quantidade.
- Apresente o tipo de mensagens trocadas entre os actores, identificando os campos das mensagens, assim como a identificação do tipo de actores que envia e recebe estas mensagens. • Deve considerar a função main caso esta também envie/receba mensagens. • Sugestão: pode complementar esta descrição com um diagrama de sequência ou similar referindo os actores e as mensagens trocadas.
- Descreva o comportamento dos actores, despoletado ao receber mensagens. • Será valorizada uma utilização eficiente de todos os actores disponíveis para aumentar o nível de concorrência e reduzir o código sequencial na aplicação.
- Descreva o comportamento da função main, tendo em conta os parâmetros de entrada e o valor de saída. • Considere a opção da função main permitir ao utilizador especificar os valores dos parâmetros em runtime (ao executar a aplicação por oposição à sua compilação). Programação Concorrente e Distribuída Nuno Lopes Mestrado em Engenharia Informática (2018/2019) Instituto Politécnico do Cávado e do Ave Escola Superior de Tecnologia Pág. 3 de 3 Implementação do Problema através do Método de Monte-Carlo (10 vals) Desenvolva uma aplicação distribuída, usando o modelo de actores, para o cálculo de PI usando o método de Monte-Carlo. O objectivo desta implementação é modelar a distribuição do cálculo computacional pelos vários actores. A aplicação recebe como entrada a quantidade de pontos a gerar para estimar o valor final, assim como o número de cálculos concorrentes a suportar. Deve produzir como resultado o valor estimado de PI.
- Apresente o tipo de actores que irá usar para a execução distribuída deste cálculo, assim como a sua quantidade.
- Apresente o tipo de mensagens trocadas entre os actores identificando os campos das mensagens, assim como a identificação do tipo de actores que envia e recebe estas mensagens. • Deve considerar a função main caso esta também envie/receba mensagens. • Sugestão: pode complementar esta descrição com um diagrama de sequência ou similar referindo os actores e as mensagens trocadas.
- Descreva o comportamento dos actores, despoletado ao receber mensagens. • Será valorizada uma utilização eficiente de todos os actores disponíveis para aumentar o nível de concorrência e reduzir o código sequencial na aplicação.
- Descreva o comportamento da função main, tendo em conta os parâmetros de entrada e o valor de saída. • Considere a opção da função main permitir ao utilizador especificar os valores dos parâmetros em runtime (ao executar a aplicação por oposição à sua compilação). Entrega A entrega deste trabalho prático consistirá num relatório onde deve apresentar uma explicação para cada item anterior, assim como um extrato do código relevante para esse mesmo item. O relatório deverá estar no formato PDF. As duas aplicações devem estar contidas, cada uma, num ficheiro de código fonte Java distinto. Todos os ficheiros (relatório + código-fonte) devem ser enviados num arquivo compactado do tipo ZIP, com a identificação dos elementos do grupo, número e nome.