Transcript Слайды лекций В. К. Толстых - Введение в Grid

Из цикла лекций «Современные Internet-технологии» для студентов 5-го курса кафедры Компьютерных технологий
физического факультета Донецкого национального университета
Grid-технологии
Введение в Grid, архитектура Grid
ДонНУ, кафедра КТ, проф.В.К.Толстых
Что такое Grid?
Классическая схема Grid Computing основана на использовании
распределенных процессорных мощностей и распределенных систем
хранения. Технология Grid подразумевает слаженное взаимодействие
множества динамических, гетерогенных и географически распределённых
ресурсов. Пулы ресурсов могут объединять от единиц до нескольких
тысяч элементов. Ресурсы – это процессоры, коммуникации, хранилища
данных, информационные системы.
Приложения, работающие с Grid , должны быть минимально
чувствительными к времени задержки. При объединении большого
количества ресурсов отказы элементов – это не исключение, а скорее
правило. Поэтому управление ресурсами или приложениями должно
осуществляться динамически, чтобы извлечь максимум производительности из ресурсов и сервисов, доступных в каждый конкретный момент.
Задачи Grid
Время взаимодействия между узлами Grid может измеряться
секундами. Система Grid не предназначена для решения параллельных
задач, а нацелена, в основном, на выполнение пакетных заданий, – здесь
каждая отдельная задача выполняется целиком на одном узле. Система
управления в Grid Computing занимается диспетчеризацией отдельных
заданий, а не взаимосвязью между отдельными блоками одной задачи,
как это делается в кластерных системах.
Задача Grid Computing – это обеспечение различным группам
пользователей ("виртуальным организациям") совместное использование
географически удаленных ресурсов при совместной работе. При этом
подразумевается отсутствие не только центрального расположения, но и
централизованного административного контроля, а в общем случае – и
атмосферы доверия в рабочих отношениях.
Реализация Grid
Выбрав сеть (LAN, MAN, распределённые элементы в WAN) для
вычислительного массива Grid, необходимо организовать на некоторых
серверах центральную консоль управления. Затем следует выбрать
машины-доноры ресурсов и загрузить на них небольшие программыагенты для связи с центральной консолью. Современные агенты
реализуются в виде Web/WCF-сервисов, которые образуют Open Grid
Services Architecture – OGSA.
Центральная консоль обеспечивает общее управление Grid, давая
поручения распределённым агентам. С консоли можно передать
программу для исполнения, запустить уже имеющуюся у клиента
программу, извлечь нужный фрагмент данных.
Grid-массивы не следует путать с одноранговыми сетями, где
клиенты с программами P2P работают независимо друг от друга. В Gridмассиве решается одна большая задача и узлы-клиенты управляются с
центральной консоли.
Grid-архитектура
Протоколы Grig
Application
- пользовательское приложение в Grid-архитектуре
(связывается с нужными ресурсами при помощи соответствующей фабрики
через нижележащие протоколы)
- координация взаимодействия элементов в пуле ресурсов не
Collective связываясь с отдельными ресурсами (распределение ресурсов,
планирование услуг, коллективная авторизация, репликация данных…)
Resource
Connectivity
Fabric
- согласование совместного использования локальных ресурсов
(согласование методов безопасности, инициализация и мониторинг
ресурсов…)
- ядро коммуникаций, отвечает за обмен данных с Fabric
(аутентификация, сертификаты, транспорт, маршрутизация…)
- набор интерфейсов для управления локальными ресурсами
(компьютерами, файлами, сетевыми ресурсами, устройствами памяти…)
Grid-архитектура - это прежде всего система протоколов, которые и должны
определять базовый механизм взаимодействия. Grid-архитектура должна
устанавливать, контролировать и использовать отношения между ресурсами любых
потенциальных участников совместного проекта, использующих разные платформы,
языки и программные среды.
Задачи Collective, Resource, Connectivity – связь приложения с необходимой фабрикой.
Примеры Grid-массивов
• SETI@home (SETI = the Search for Extra Terrestrial Intelligence) —
клиентская программа получает пакет данных, полученных с радиотелескопа, и анализирует их на предмет наличия «разумных сигналов»
• Find-a-Drug — проект, направленный на поиск лекарств от рака, СПИДа, и
других заболеваний. Клиентская часть забирает с сервера список
молекул и анализирует их влияние на белковые соединения.
• Distributed.net RC5 — нацелен на доказательство ненадежности
алгоритма шифрования RC5 путем «взлома» зашифрованного с помощью
него сообщения.
• Climateprediction.net — имеет целью выяснить точность современных
климатических моделей и установить поправки, которые должны быть в
них внесены. Между собой сравниваются результаты запущенных
климатических моделей со слегка различающимися начальными
данными.