| Título: | Checkpoint local e não coordenado para a aplicação paralela MASA-CUDAlign de comparação de sequências biológicas |
| Autor(es): | Starling, Isabel P. Dezan, Gustavo L. |
| Orientador(es): | Melo, Alba Cristina Magalhães Alves de |
| Assunto: | Bioinformática Algoritmo de alinhamento Tolerância a falhas (Sistemas de computação) |
| Data de apresentação: | 11-Dez-2025 |
| Data de publicação: | 23-Jul-2026 |
| Referência: | STARLING, Isabel P.; DEZAN, Gustavo L. Checkpoint local e não coordenado para a aplicação paralela MASA-CUDAlign de comparação de sequências biológicas. 2025. 50 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta um mecanismo de checkpoint local e não coordenado para o FT-CUDAlign, ferramenta tolerante a falhas derivada do MASA-CUDAlign para alinhamento exato de sequências biológicas em GPUs. Diferentemente do método tradicional baseado apenas em checkpoints globais tomados nos breakpoints de cada iteração, a proposta permite que cada GPU salve periodicamente a última linha concluída de sua região da matriz, reduzindo significativamente o retrabalho após falhas. Os checkpoints são armazenados em formato binário, utilizando operações atômicas de escrita e validação imediata por desserialização, garantindo a integridade dos arquivos e mantendo apenas estados válidos. Os resultados experimentais mostram que a sobrecarga introduzida é mínima, preservando o desempenho da ferramenta. Além disso, este trabalho integra ao FT-CUDAlign a atualização que substitui a memória de textura por memória global, eliminando a limitação de 134 MB que impedia o processamento eficiente de sequências longas. Esta mudança estrutural elimina a necessidade de particionamento e melhora o acesso aos dados, beneficiando tanto a execução normal quanto a recuperação pós-falha. Comotrabalhosfuturos, destaca-seaextensãodomecanismodecheckpoint localparaexecuções em múltiplas GPUs, a implementação da recuperação a partir desses checkpoints e a criação de um parâmetro dedicado para seu gerenciamento, visando uma tolerância a falhas mais granular e eficiente em ambientes distribuídos. |
| Abstract: | This work presents a local, uncoordinated checkpointing mechanism for FT-CUDAlign, a fault-tolerant extension of the MASA-CUDAlign framework for exact biological sequence alignmentonGPUs. WhileFT-CUDAligntraditionallyreliessolelyonglobalapplicationlevel checkpoints taken at predefined breakpoints, this approach can lead to substantial recomputation when failures occur between iterations. The method proposed here enables each GPU to periodically save the most recently completed alignment row of its local matrix region, producing lightweight, fine-grained recovery points without requiring synchronization across devices. These checkpoints are written in binary format using atomicfileoperationsandimmediatedeserializationforintegrityvalidation,ensuringthat only consistent states are retained. Experimental results show that the mechanism introduces minimal overhead, while integrating transparently into the existing execution flow. Additionally, this work updates FT-CUDAlign by replacing texture memory with global memory for sequence storage, removing the 134 MB size limitation that previously forcedinefficientmatrixpartitioningandimprovingmemory-accessefficiencyduringboth normal execution and recovery. Future work includes extending local checkpointing to multi-GPU executions, implementing full recovery from saved checkpoints, and introducingadedicatedparameterforfine-grainedcheckpointmanagement,enablingmoreefficient and granular fault tolerance in large-scale distributed environments. |
| Informações adicionais: | Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2025. |
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| Aparece na Coleção: | Ciência da Computação
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