Shared Arrangements: practical inter-query sharing for streaming dataflows

Current systems for data-parallel, incremental processing and view maintenance over high-rate streams isolate the execution of independent queries. This creates unwanted redundancy and overhead in the presence of concurrent incrementally maintained queries: each query must independently maintain the same indexed state over the same input streams, and new queries must build this state from scratch before they can begin to emit their first results. This paper introduces shared arrangements: indexed views of maintained state that allow concurrent queries to reuse the same in-memory state without compromising data-parallel performance and scaling. We implement shared arrangements in a modern stream processor and show order-of-magnitude improvements in query response time and resource consumption for interactive queries against high-throughput streams, while also significantly improving performance in other domains including business analytics, graph processing, and program analysis

Programming models to support data science workflows

Data Science workflows have become a must to progress in many scientific areas such as life, health, and earth sciences. In contrast to traditional HPC workflows, they are more heterogeneous; combining binary executions, MPI simulations, multi-threaded applications, custom analysis (possibly written in Java, Python, C/C++ or R), and real-time processing. Furthermore, in the past, field experts were capable of programming and running small simulations. However, nowadays, simulations requiring hundreds or thousands of cores are widely used and, to this point, efficiently programming them becomes a challenge even for computer sciences. Thus, programming languages and models make a considerable effort to ease the programmability while maintaining acceptable performance. This thesis contributes to the adaptation of High-Performance frameworks to support the needs and challenges of Data Science workflows by extending COMPSs, a mature, general-purpose, task-based, distributed programming model. First, we enhance our prototype to orchestrate different frameworks inside a single programming model so that non-expert users can build complex workflows where some steps require highly optimised state of the art frameworks. This extension includes the @binary, @OmpSs, @MPI, @COMPSs, and @MultiNode annotations for both Java and Python workflows. Second, we integrate container technologies to enable developers to easily port, distribute, and scale their applications to distributed computing platforms. This combination provides a straightforward methodology to parallelise applications from sequential codes along with efficient image management and application deployment that ease the packaging and distribution of applications. We distinguish between static, HPC, and dynamic container management and provide representative use cases for each scenario using Docker, Singularity, and Mesos. Third, we design, implement and integrate AutoParallel, a Python module to automatically find an appropriate task-based parallelisation of affine loop nests and execute them in parallel in a distributed computing infrastructure. It is based on sequential programming and requires one single annotation (the @parallel Python decorator) so that anyone with intermediate-level programming skills can scale up an application to hundreds of cores. Finally, we propose a way to extend task-based management systems to support continuous input and output data to enable the combination of task-based workflows and dataflows (Hybrid Workflows) using one single programming model. Hence, developers can build complex Data Science workflows with different approaches depending on the requirements without the effort of combining several frameworks at the same time. Also, to illustrate the capabilities of Hybrid Workflows, we have built a Distributed Stream Library that can be easily integrated with existing task-based frameworks to provide support for dataflows. The library provides a homogeneous, generic, and simple representation of object and file streams in both Java and Python; enabling complex workflows to handle any data type without dealing directly with the streaming back-end.Els fluxos de treball de Data Science s’han convertit en una necessitat per progressar en moltes àrees científiques com les ciències de la vida, la salut i la terra. A diferència dels fluxos de treball tradicionals per a la CAP, els fluxos de Data Science són més heterogenis; combinant l’execució de binaris, simulacions MPI, aplicacions multiprocés, anàlisi personalitzats (possiblement escrits en Java, Python, C / C ++ o R) i computacions en temps real. Mentre que en el passat els experts de cada camp eren capaços de programar i executar petites simulacions, avui dia, aquestes simulacions representen un repte fins i tot per als experts ja que requereixen centenars o milers de nuclis. Per aquesta raó, els llenguatges i models de programació actuals s’esforcen considerablement en incrementar la programabilitat mantenint un rendiment acceptable. Aquesta tesi contribueix a l’adaptació de models de programació per a la CAP per afrontar les necessitats i reptes dels fluxos de Data Science estenent COMPSs, un model de programació distribuïda madur, de propòsit general, i basat en tasques. En primer lloc, millorem el nostre prototip per orquestrar diferent programari per a que els usuaris no experts puguin crear fluxos complexos usant un únic model on alguns passos requereixin tecnologies altament optimitzades. Aquesta extensió inclou les anotacions de @binary, @OmpSs, @MPI, @COMPSs, i @MultiNode per a fluxos en Java i Python. En segon lloc, integrem tecnologies de contenidors per permetre als desenvolupadors portar, distribuir i escalar fàcilment les seves aplicacions en plataformes distribuïdes. A més d’una metodologia senzilla per a paral·lelitzar aplicacions a partir de codis seqüencials, aquesta combinació proporciona una gestió d’imatges i una implementació d’aplicacions eficients que faciliten l’empaquetat i la distribució d’aplicacions. Distingim entre la gestió de contenidors estàtica, CAP i dinàmica i proporcionem casos d’ús representatius per a cada escenari amb Docker, Singularity i Mesos. En tercer lloc, dissenyem, implementem i integrem AutoParallel, un mòdul de Python per determinar automàticament la paral·lelització basada en tasques de nius de bucles afins i executar-los en paral·lel en una infraestructura distribuïda. AutoParallel està basat en programació seqüencial, requereix una sola anotació (el decorador @parallel) i permet a un usuari intermig escalar una aplicació a centenars de nuclis. Finalment, proposem una forma d’estendre els sistemes basats en tasques per admetre dades d’entrada i sortida continus; permetent així la combinació de fluxos de treball i dades (Fluxos Híbrids) en un únic model. Conseqüentment, els desenvolupadors poden crear fluxos complexos seguint diferents patrons sense l’esforç de combinar diversos models al mateix temps. A més, per a il·lustrar les capacitats dels Fluxos Híbrids, hem creat una biblioteca (DistroStreamLib) que s’integra fàcilment amb els models basats en tasques per suportar fluxos de dades. La biblioteca proporciona una representació homogènia, genèrica i simple de seqüències contínues d’objectes i arxius en Java i Python; permetent gestionar qualsevol tipus de dades sense tractar directament amb el back-end de streaming.Los flujos de trabajo de Data Science se han convertido en una necesidad para progresar en muchas áreas científicas como las ciencias de la vida, la salud y la tierra. A diferencia de los flujos de trabajo tradicionales para la CAP, los flujos de Data Science son más heterogéneos; combinando la ejecución de binarios, simulaciones MPI, aplicaciones multiproceso, análisis personalizados (posiblemente escritos en Java, Python, C/C++ o R) y computaciones en tiempo real. Mientras que en el pasado los expertos de cada campo eran capaces de programar y ejecutar pequeñas simulaciones, hoy en día, estas simulaciones representan un desafío incluso para los expertos ya que requieren cientos o miles de núcleos. Por esta razón, los lenguajes y modelos de programación actuales se esfuerzan considerablemente en incrementar la programabilidad manteniendo un rendimiento aceptable. Esta tesis contribuye a la adaptación de modelos de programación para la CAP para afrontar las necesidades y desafíos de los flujos de Data Science extendiendo COMPSs, un modelo de programación distribuida maduro, de propósito general, y basado en tareas. En primer lugar, mejoramos nuestro prototipo para orquestar diferentes software para que los usuarios no expertos puedan crear flujos complejos usando un único modelo donde algunos pasos requieran tecnologías altamente optimizadas. Esta extensión incluye las anotaciones de @binary, @OmpSs, @MPI, @COMPSs, y @MultiNode para flujos en Java y Python. En segundo lugar, integramos tecnologías de contenedores para permitir a los desarrolladores portar, distribuir y escalar fácilmente sus aplicaciones en plataformas distribuidas. Además de una metodología sencilla para paralelizar aplicaciones a partir de códigos secuenciales, esta combinación proporciona una gestión de imágenes y una implementación de aplicaciones eficientes que facilitan el empaquetado y la distribución de aplicaciones. Distinguimos entre gestión de contenedores estática, CAP y dinámica y proporcionamos casos de uso representativos para cada escenario con Docker, Singularity y Mesos. En tercer lugar, diseñamos, implementamos e integramos AutoParallel, un módulo de Python para determinar automáticamente la paralelización basada en tareas de nidos de bucles afines y ejecutarlos en paralelo en una infraestructura distribuida. AutoParallel está basado en programación secuencial, requiere una sola anotación (el decorador @parallel) y permite a un usuario intermedio escalar una aplicación a cientos de núcleos. Finalmente, proponemos una forma de extender los sistemas basados en tareas para admitir datos de entrada y salida continuos; permitiendo así la combinación de flujos de trabajo y datos (Flujos Híbridos) en un único modelo. Consecuentemente, los desarrolladores pueden crear flujos complejos siguiendo diferentes patrones sin el esfuerzo de combinar varios modelos al mismo tiempo. Además, para ilustrar las capacidades de los Flujos Híbridos, hemos creado una biblioteca (DistroStreamLib) que se integra fácilmente a los modelos basados en tareas para soportar flujos de datos. La biblioteca proporciona una representación homogénea, genérica y simple de secuencias continuas de objetos y archivos en Java y Python; permitiendo manejar cualquier tipo de datos sin tratar directamente con el back-end de streaming

Programming models to support data science workflows

Data Science workflows have become a must to progress in many scientific areas such as life, health, and earth sciences. In contrast to traditional HPC workflows, they are more heterogeneous; combining binary executions, MPI simulations, multi-threaded applications, custom analysis (possibly written in Java, Python, C/C++ or R), and real-time processing. Furthermore, in the past, field experts were capable of programming and running small simulations. However, nowadays, simulations requiring hundreds or thousands of cores are widely used and, to this point, efficiently programming them becomes a challenge even for computer sciences. Thus, programming languages and models make a considerable effort to ease the programmability while maintaining acceptable performance. This thesis contributes to the adaptation of High-Performance frameworks to support the needs and challenges of Data Science workflows by extending COMPSs, a mature, general-purpose, task-based, distributed programming model. First, we enhance our prototype to orchestrate different frameworks inside a single programming model so that non-expert users can build complex workflows where some steps require highly optimised state of the art frameworks. This extension includes the @binary, @OmpSs, @MPI, @COMPSs, and @MultiNode annotations for both Java and Python workflows. Second, we integrate container technologies to enable developers to easily port, distribute, and scale their applications to distributed computing platforms. This combination provides a straightforward methodology to parallelise applications from sequential codes along with efficient image management and application deployment that ease the packaging and distribution of applications. We distinguish between static, HPC, and dynamic container management and provide representative use cases for each scenario using Docker, Singularity, and Mesos. Third, we design, implement and integrate AutoParallel, a Python module to automatically find an appropriate task-based parallelisation of affine loop nests and execute them in parallel in a distributed computing infrastructure. It is based on sequential programming and requires one single annotation (the @parallel Python decorator) so that anyone with intermediate-level programming skills can scale up an application to hundreds of cores. Finally, we propose a way to extend task-based management systems to support continuous input and output data to enable the combination of task-based workflows and dataflows (Hybrid Workflows) using one single programming model. Hence, developers can build complex Data Science workflows with different approaches depending on the requirements without the effort of combining several frameworks at the same time. Also, to illustrate the capabilities of Hybrid Workflows, we have built a Distributed Stream Library that can be easily integrated with existing task-based frameworks to provide support for dataflows. The library provides a homogeneous, generic, and simple representation of object and file streams in both Java and Python; enabling complex workflows to handle any data type without dealing directly with the streaming back-end.Els fluxos de treball de Data Science s’han convertit en una necessitat per progressar en moltes àrees científiques com les ciències de la vida, la salut i la terra. A diferència dels fluxos de treball tradicionals per a la CAP, els fluxos de Data Science són més heterogenis; combinant l’execució de binaris, simulacions MPI, aplicacions multiprocés, anàlisi personalitzats (possiblement escrits en Java, Python, C / C ++ o R) i computacions en temps real. Mentre que en el passat els experts de cada camp eren capaços de programar i executar petites simulacions, avui dia, aquestes simulacions representen un repte fins i tot per als experts ja que requereixen centenars o milers de nuclis. Per aquesta raó, els llenguatges i models de programació actuals s’esforcen considerablement en incrementar la programabilitat mantenint un rendiment acceptable. Aquesta tesi contribueix a l’adaptació de models de programació per a la CAP per afrontar les necessitats i reptes dels fluxos de Data Science estenent COMPSs, un model de programació distribuïda madur, de propòsit general, i basat en tasques. En primer lloc, millorem el nostre prototip per orquestrar diferent programari per a que els usuaris no experts puguin crear fluxos complexos usant un únic model on alguns passos requereixin tecnologies altament optimitzades. Aquesta extensió inclou les anotacions de @binary, @OmpSs, @MPI, @COMPSs, i @MultiNode per a fluxos en Java i Python. En segon lloc, integrem tecnologies de contenidors per permetre als desenvolupadors portar, distribuir i escalar fàcilment les seves aplicacions en plataformes distribuïdes. A més d’una metodologia senzilla per a paral·lelitzar aplicacions a partir de codis seqüencials, aquesta combinació proporciona una gestió d’imatges i una implementació d’aplicacions eficients que faciliten l’empaquetat i la distribució d’aplicacions. Distingim entre la gestió de contenidors estàtica, CAP i dinàmica i proporcionem casos d’ús representatius per a cada escenari amb Docker, Singularity i Mesos. En tercer lloc, dissenyem, implementem i integrem AutoParallel, un mòdul de Python per determinar automàticament la paral·lelització basada en tasques de nius de bucles afins i executar-los en paral·lel en una infraestructura distribuïda. AutoParallel està basat en programació seqüencial, requereix una sola anotació (el decorador @parallel) i permet a un usuari intermig escalar una aplicació a centenars de nuclis. Finalment, proposem una forma d’estendre els sistemes basats en tasques per admetre dades d’entrada i sortida continus; permetent així la combinació de fluxos de treball i dades (Fluxos Híbrids) en un únic model. Conseqüentment, els desenvolupadors poden crear fluxos complexos seguint diferents patrons sense l’esforç de combinar diversos models al mateix temps. A més, per a il·lustrar les capacitats dels Fluxos Híbrids, hem creat una biblioteca (DistroStreamLib) que s’integra fàcilment amb els models basats en tasques per suportar fluxos de dades. La biblioteca proporciona una representació homogènia, genèrica i simple de seqüències contínues d’objectes i arxius en Java i Python; permetent gestionar qualsevol tipus de dades sense tractar directament amb el back-end de streaming.Los flujos de trabajo de Data Science se han convertido en una necesidad para progresar en muchas áreas científicas como las ciencias de la vida, la salud y la tierra. A diferencia de los flujos de trabajo tradicionales para la CAP, los flujos de Data Science son más heterogéneos; combinando la ejecución de binarios, simulaciones MPI, aplicaciones multiproceso, análisis personalizados (posiblemente escritos en Java, Python, C/C++ o R) y computaciones en tiempo real. Mientras que en el pasado los expertos de cada campo eran capaces de programar y ejecutar pequeñas simulaciones, hoy en día, estas simulaciones representan un desafío incluso para los expertos ya que requieren cientos o miles de núcleos. Por esta razón, los lenguajes y modelos de programación actuales se esfuerzan considerablemente en incrementar la programabilidad manteniendo un rendimiento aceptable. Esta tesis contribuye a la adaptación de modelos de programación para la CAP para afrontar las necesidades y desafíos de los flujos de Data Science extendiendo COMPSs, un modelo de programación distribuida maduro, de propósito general, y basado en tareas. En primer lugar, mejoramos nuestro prototipo para orquestar diferentes software para que los usuarios no expertos puedan crear flujos complejos usando un único modelo donde algunos pasos requieran tecnologías altamente optimizadas. Esta extensión incluye las anotaciones de @binary, @OmpSs, @MPI, @COMPSs, y @MultiNode para flujos en Java y Python. En segundo lugar, integramos tecnologías de contenedores para permitir a los desarrolladores portar, distribuir y escalar fácilmente sus aplicaciones en plataformas distribuidas. Además de una metodología sencilla para paralelizar aplicaciones a partir de códigos secuenciales, esta combinación proporciona una gestión de imágenes y una implementación de aplicaciones eficientes que facilitan el empaquetado y la distribución de aplicaciones. Distinguimos entre gestión de contenedores estática, CAP y dinámica y proporcionamos casos de uso representativos para cada escenario con Docker, Singularity y Mesos. En tercer lugar, diseñamos, implementamos e integramos AutoParallel, un módulo de Python para determinar automáticamente la paralelización basada en tareas de nidos de bucles afines y ejecutarlos en paralelo en una infraestructura distribuida. AutoParallel está basado en programación secuencial, requiere una sola anotación (el decorador @parallel) y permite a un usuario intermedio escalar una aplicación a cientos de núcleos. Finalmente, proponemos una forma de extender los sistemas basados en tareas para admitir datos de entrada y salida continuos; permitiendo así la combinación de flujos de trabajo y datos (Flujos Híbridos) en un único modelo. Consecuentemente, los desarrolladores pueden crear flujos complejos siguiendo diferentes patrones sin el esfuerzo de combinar varios modelos al mismo tiempo. Además, para ilustrar las capacidades de los Flujos Híbridos, hemos creado una biblioteca (DistroStreamLib) que se integra fácilmente a los modelos basados en tareas para soportar flujos de datos. La biblioteca proporciona una representación homogénea, genérica y simple de secuencias continuas de objetos y archivos en Java y Python; permitiendo manejar cualquier tipo de datos sin tratar directamente con el back-end de streaming.Postprint (published version

A Survey on the Evolution of Stream Processing Systems

Stream processing has been an active research field for more than 20 years, but it is now witnessing its prime time due to recent successful efforts by the research community and numerous worldwide open-source communities. This survey provides a comprehensive overview of fundamental aspects of stream processing systems and their evolution in the functional areas of out-of-order data management, state management, fault tolerance, high availability, load management, elasticity, and reconfiguration. We review noteworthy past research findings, outline the similarities and differences between early ('00-'10) and modern ('11-'18) streaming systems, and discuss recent trends and open problems.Comment: 34 pages, 15 figures, 5 table

Enhancing Energy Production with Exascale HPC Methods

High Performance Computing (HPC) resources have become the key actor for achieving more ambitious challenges in many disciplines. In this step beyond, an explosion on the available parallelism and the use of special purpose processors are crucial. With such a goal, the HPC4E project applies new exascale HPC techniques to energy industry simulations, customizing them if necessary, and going beyond the state-of-the-art in the required HPC exascale simulations for different energy sources. In this paper, a general overview of these methods is presented as well as some specific preliminary results.The research leading to these results has received funding from the European Union's Horizon 2020 Programme (2014-2020) under the HPC4E Project (www.hpc4e.eu), grant agreement n° 689772, the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness under the CODEC2 project (TIN2015-63562-R), and from the Brazilian Ministry of Science, Technology and Innovation through Rede Nacional de Pesquisa (RNP). Computer time on Endeavour cluster is provided by the Intel Corporation, which enabled us to obtain the presented experimental results in uncertainty quantification in seismic imagingPostprint (author's final draft

Implementing Parallel Differential Evolution on Spark

[Abstract] Metaheuristics are gaining increased attention as an efficient way of solving hard global optimization problems. Differential Evolution (DE) is one of the most popular algorithms in that class. However, its application to realistic problems results in excessive computation times. Therefore, several parallel DE schemes have been proposed, most of them focused on traditional parallel programming interfaces and infrastruc- tures. However, with the emergence of Cloud Computing, new program- ming models, like Spark, have appeared to suit with large-scale data processing on clouds. In this paper we investigate the applicability of Spark to develop parallel DE schemes to be executed in a distributed environment. Both the master-slave and the island-based DE schemes usually found in the literature have been implemented using Spark. The speedup and efficiency of all the implementations were evaluated on the Amazon Web Services (AWS) public cloud, concluding that the island- based solution is the best suited to the distributed nature of Spark. It achieves a good speedup versus the serial implementation, and shows a decent scalability when the number of nodes grows.[Resumen] Las metaheurísticas están recibiendo una atención creciente como técnica eficiente en la resolución de problemas difíciles de optimización global. Differential Evolution (DE) es una de las metaheurísticas más populares, sin embargo su aplicación en problemas reales deriva en tiempos de cómputo excesivos. Por ello se han realizado diferentes propuestas para la paralelización del DE, en su mayoría utilizando infraestructuras e interfaces de programación paralela tradicionales. Con la aparición de la computación en la nube también se han propuesto nuevos modelos de programación, como Spark, que permiten manejar el procesamiento de datos a gran escala en la nube. En este artículo investigamos la aplicabilidad de Spark en el desarrollo de implementaciones paralelas del DE para su ejecución en entornos distribuidos. Se han implementado tanto la aproximación master-slave como la basada en islas, que son las más comunes. También se han evaluado la aceleración y la eficiencia de todas las implementaciones usando el cloud público de Amazon (AWS, Amazon Web Services), concluyéndose que la implementación basada en islas es la más adecuada para el esquema de distribución usado por Spark. Esta implementación obtiene una buena aceleración en relación a la implementación serie y muestra una escalabilidad bastante buena cuando el número de nodos aumenta.[Resume] As metaheurísticas están recibindo unha atención a cada vez maior como técnica eficiente na resolución de problemas difíciles de optimización global. Differential Evolution (DE) é unha das metaheurísticas mais populares, ainda que a sua aplicación a problemas reais deriva en tempos de cómputo excesivos. É por iso que se propuxeron diferentes esquemas para a paralelización do DE, na sua maioría utilizando infraestruturas e interfaces de programación paralela tradicionais. Coa aparición da computación na nube tamén se propuxeron novos modelos de programación, como Spark, que permiten manexar o procesamento de datos a grande escala na nube. Neste artigo investigamos a aplicabilidade de Spark no desenvolvimento de implementacións paralelas do DE para a sua execución en contornas distribuidas. Implementáronse tanto a aproximación master-slave como a baseada en illas, que son as mais comúns. Tamén se avaliaron a aceleración e a eficiencia de todas as implementacións usando o cloud público de Amazon (AWS, Amazon Web Services), tirando como conclusión que a implementación baseada en illas é a mais acaida para o esquema de distribución usado por Spark. Esta implementación obtén unha boa aceleración en relación á implementación serie e amosa unha escalabilidade bastante boa cando o número de nos aumenta.Ministerio de Economía y Competitividad; DPI2014-55276-C5-2-RXunta de Galicia; GRC2013/055Xunta de Galicia; R2014/04

Stateful data-parallel processing

Democratisation of data means that more people than ever are involved in the data analysis process. This is beneficial—it brings domain-specific knowledge from broad fields—but data scientists do not have adequate tools to write algorithms and execute them at scale. Processing models of current data-parallel processing systems, designed for scalability and fault tolerance, are stateless. Stateless processing facilitates capturing parallelisation opportunities and hides fault tolerance. However, data scientists want to write stateful programs—with explicit state that they can update, such as matrices in machine learning algorithms—and are used to imperative-style languages. These programs struggle to execute with high-performance in stateless data-parallel systems. Representing state explicitly makes data-parallel processing at scale challenging. To achieve scalability, state must be distributed and coordinated across machines. In the event of failures, state must be recovered to provide correct results. We introduce stateful data-parallel processing that addresses the previous challenges by: (i) representing state as a first-class citizen so that a system can manipulate it; (ii) introducing two distributed mutable state abstractions for scalability; and (iii) an integrated approach to scale out and fault tolerance that recovers large state—spanning the memory of multiple machines. To support imperative-style programs a static analysis tool analyses Java programs that manipulate state and translates them to a representation that can execute on SEEP, an implementation of a stateful data-parallel processing model. SEEP is evaluated with stateful Big Data applications and shows comparable or better performance than state-of-the-art stateless systems.Open Acces

RHEA: a reactive, heterogeneous, extensible and abstract framework for dataflow programming

Το υπολογιστικό μοντέλο ροών δεδομένων μας επιτρέπει να γράφουμε προγράμματα με παραλληλία υψηλού βαθμού, τα οποία θα εκτελεστούν σε ένα ετερογενές δίκτυο, με έναν συμπαγή και ευανάγνωστο τρόπο. Το κύριο πλεονέκτημα είναι το γεγονός ότι το σύστημα μπορεί να χωριστεί εννοιολογικά σε διάφορα ανεξάρτητα μέρη τα οποία μπορούν να εκτε- λεστούν παράλληλα και σε διαφορετικές μηχανές. Ως εκ τούτου, ο ταυτοχρονισμός και η κατανομή είναι υπονοούμενα και ο προγραμματιστής έχει λίγη, ως καθόλου, ευθύνη γι’ αυτά. Το προγραμματιστικό περιβάλλον που προτείνεται στην παρούσα πτυχιακή εργασία συνιστά το θεμελιώδες σύστημα που καθιστά δυνατό αυτόν τον τρόπο προγραμματισμού σε γλώσσες βασισμένες στο JVM (πχ Java, Scala, Closure), ενώ ταυτόχρονα κάνει πιο εύκολη την ενσωμάτωση άλλων τεχνολογιών που βασίζονται στο PubSub μοντέλο, με σκοπό να απομακρυνθούμε από τη χρήση προστακτικών γλώσσών και να υπεισέλθουμε σε ένα υψηλότερο επίπεδο αφαίρεσης. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε σε τρεις τομείς: Μεγάλα Δεδομένα, Ρομποτική και Διαδίκτυο των Πραγμάτων.The dataflow computational model enables writing highly parallel programs, which will be deployed on a heterogeneous network, in a concise and readable way. The main advan- tage is the fact that the system can be conceptually separated into several independent components that can be run in parallel and deployed on different machines. Therefore, concurrency and distribution is implicit and little or no responsibility is given to the pro- grammer. The framework proposed in this thesis constitutes the underlying system that make this style of programming possible in JVM-based languages (e.g. Java, Scala, Clo- jure), while at the same time making it easy to integrate other technologies that rely on the PubSub model, in order to move away from imperative languages and enter a higher level of abstraction. Particular emphasis was put on three domains, namely Big Data, Robotics and IoT

A Methodology for Evaluating Artifacts Produced by a Formal Verification Process

The goal of this study is to produce a methodology for evaluating the claims and arguments employed in, and the evidence produced by formal verification activities. To illustrate the process, we conduct a full assessment of a representative case study for the Enabling Technology Development and Demonstration (ETDD) program. We assess the model checking and satisfiabilty solving techniques as applied to a suite of abstract models of fault tolerant algorithms which were selected to be deployed in Orion, namely the TTEthernet startup services specified and verified in the Symbolic Analysis Laboratory (SAL) by TTTech. To this end, we introduce the Modeling and Verification Evaluation Score (MVES), a metric that is intended to estimate the amount of trust that can be placed on the evidence that is obtained. The results of the evaluation process and the MVES can then be used by non-experts and evaluators in assessing the credibility of the verification results