1 GRID история развития, технологии и стандарты (GTK, OGSA, WSRF, GPE) Радченко Глеб Игоревич ЮУрГУ, кафедра системного программирования

2 Введение Содержание доклада: –история развития и становления Grid; –что такое Grid; –основные современные технологии Grid.

3 Развитие Grid Первый этап. Середина 1990-х – становление и развитие систем распределенных вычислений. Второй этап г. – определение термина Grid (Грид) в рамках книги "Грид. Новая инфраструктура вычислений". Развитие распределенных систем, ориентированных на массивные объемы передачи информации и вычислительные затраты. Третий этап г. – уклон в сторону Виртуальных организаций. Развитие сервисно-оринентированных подходов, автоматизация методов управления ресурсами.

Общая тенденция развития Grid 4 Отдельные высокопроизводительные приложения, отсутствие стандартизации предоставления ресурсов Разработка методов управления распределенными вычислительными ресурсами, создания GRID-сред, P2P Стандартизация методов формирования GRID-сред; виртуальные организации; сервисно- ориентированный подход

Первый этап. Этап становления Grid Первые проекты по распределенным вычислениям (начало 1990-х) основывались на объединении вычислительных ресурсов суперкомпьютеров. Проект FAFNER: Factoring via Network-Enabled Recursion (Сетевое разложение на множители посредством рекурсии). Проект I-WAY: Information Wide Area Year (Год Информации Глобальных Сетей) – экспериментальная высокопроизводительная сеть, которая объединяла множество высокопроизводительных компьютеров и передовые средства визуализации. Прообраз Globus. 5

Второй этап. Развитие средств создания Grid Ближе к концу 1990-х годов наблюдается бурное развитие Grid-систем, начинаются разработки средств создания и управления Grid-сетями и вычислительными ресурсами. В ходе исследований систем распределенных вычислений, Ян Фостер вывел 3 основных требования, которым они должны удовлетворять. Гетерогенность. Масштабируемость. Адаптируемость. Основные проекты: Globus, (P2P)… 6

Третий этап. Развитие виртуальных организаций Развитие технологий в начале 21-го века приводит к переосмыслению понятия Grid. Теперь оно неразрывно связано с понятием Виртуальной организации. ВО - это ряд людей и/или организаций, объединенных общими правилами коллективного доступа к определенным вычислительным ресурсам. Развитие сервисно-ориентированных подходов позволяет гибко использовать одни и те же вычислительные ресурсы многими пользователями. Основные проекты и технологии: Globus, OGSA, WSRF… 7

Сопоставление кластера, Grid, P2P ХарактеристикаКластерГридP2P Популяция commodity PC компьютеры профессиональные компьютеры сетевые концы (настольные PC) Собственникиодинмногие Обнаружениеслужбы членства централизованный индекс и децентрализованная информация децентрализовано Распределение/ планирование/ управление централизованноедецентрализовано Интероперабельност ь на базе VIA более развитое (например, WSRF) стандартов нет Образ одной системыданет Масштабируемость миллионы Возможностигарантированы переменны, но высоки переменны Пропускная способностьсредняявысокаяочень высокая

9 Что такое Grid? Grid – как электросеть: 1) координирует ресурсы, не подчиняющиеся централизованному контролю… 2) …используя стандартные, открытые протоколы и интерфейсы общего назначения … 3) …чтобы предоставить возможность работы с нетривиальными свойствами служб.

Пример Grid как совокупности ВО 10

Современные технологии и стандарты Grid Open Grid Services Architecture (OGSA). Web-сервисы, WSRF. Globus, Globus Tool Kit (GTK). GPE. 11

OGSA Грид-приложение состоит из множества компонент: –сервис управления ВО; –сервис поиска и управления ресурсами; –сервис управления заданиями; –... Для обеспечения взаимодействия данных сервисов необходима стандартизация, определение стандартных интерфейсов данных сервисов. Open Grid Services Architecture (OGSA) определяет открытый стандарт для Грид-приложений. 12

OGSA. Базовые интерфейсы Поиск: механизмы для поиска сервисов, предоставляющих те или иные возможности или ресурсы (Registry, HandleMap). Динамическое создание сервисов: стандартные механизмы динамического создания сервисов (Factory). Управление временем жизни: механизмы, производящие автоматическое завершение работы сервиса и высвобождение занимаемых ресурсов. Уведомление: универсальный механизм, позволяющий сервисам обмениваться информацией об изменении состояния. Управление: механизмы для управления ходом работы сервиса (GridService). 13

Web-сервисы Web-сервисы – это основанная на XML платформенно-независимая технология разработки распределенных приложений. Процесс работы с Web-сервисами заключается в обмене между клиентом и сервером XML- сообщениями. 14 Клиент Web- сервис 1515 Add(5,10) Div(15,3) 5

Ресурсы WS-ресурсы, WSRF Для разработки Grid не получилось применить чистые Web- сервисы, т.к. они не обладали состоянием. WSRF является попыткой решить указанную архитектурную проблему с помощью введения понятия «состояние» в Web-сервисы, превратив их в Web-ресурсы, и указав механизмы использования этого понятия. 15 Клиент Web- сервис Div(3), используя ресурс B ID: A Add(5) используя ресурс B 5 10 ID: B 15155

Web-сервис + Ресурс = WS-ресурс 16 Web- сервис Ресурсы Filename: install.xml Size: 250 Descriptors: { install } Filename : readme.txt Size: 120 Descriptors: { info } Filename: app.exe Size: 1056 Descriptors: { application } ID: 0xF5412AB ID: 0x14DC1A9 ID: 0xFF42123

Спецификации WSRF Базовые спецификации: WS-ResourceProperties – свойства WS-ресурса; WS-ResourceLifetime – время жизни WS-ресурса; WS-ServiceGroup – группы Web-сервисов и WS- ресурсов; WS-BaseFaults – обработка ошибок; Близкие спецификации: WS-Notification – обработка извещений; WS-Addressing – адресация; 17

Проект Globus Globus – это проект по разработке и предоставлению инфраструктуры для грид-вычислений. В процессе развития, основной акцент был перенесен с поддержки высокопроизводительных вычислений в сторону сервисов поддержки виртуальных организаций. Цель его создания – предоставление возможности приложениям работать с распределенными разнородными вычислительными ресурсами как с единой виртуальной машиной. 18

19

Архитектура и взаимодействия между компонентами GTK

GTK4: взаимодействие WSRF и OGSA 21 GTK 4.0 Высокоуровневые сервисы для Grid-приложений OGSAWSRF Другие пакеты (WSRF.NET) Web-сервисы с состоянием Web- сервисы реализует реализуют соответствуют требованиям реализованы посредством требует определяет расширяют

22 GPE GPE (Grid Programming Environment) – архитектура разработки и исполнения распределенных Grid- приложений, предложенная компанией Intel. Мотивация разработки: стандартизация подхода к разработке grid- приложений; создание высокоуровнего инструментария разработки Grid-приложений; облегчение переноса приложений в Grid-среду.

23

24 GridBean GridBean – это одно из основных понятий GPE. Функции, которые возлагаются на GridBean: –описание задания для grid-сервисов; –организация GUI для ввода и вывода пользовательских данных; –организация GUI для взаимодействия с grid- сервисами.

25 Спасибо за внимание!