Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Декабря 2011 в 23:21, реферат
В 1989 году сотрудник Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН, Женева) Тим Бернерс-Ли изобрел принципиально новый способ свободного доступа в Сеть - World Wide Web (WWW - Всемирная Паутина). Сегодня ЦЕРН вновь, фактически, становится инициатором дальнейшей эволюции интернета - создается система распределенных компьютерных вычислений GRID.
Несмотря на то, что можно вообразить множество протоколов реализующих ресурсный и связывающий уровни, они находятся в узком горлышке модели песочных часов. Как мы помним, этот набор протоколов должен быть небольшим и достаточным. Протоколы набора должны реализовывать лишь фундаментальные механизмы разделения различных ресурсов, не сдерживая развития других высокоуровневых протоколов.
Список требований к функциональности протоколов ресурсного уровня близок к списку для базового уровня Grid. Добавилось лишь требование единой семантики для различных операций с поддержкой надежной системы сообщения об ошибках.
Ресурсный уровень Globus Toolkit выполнен на основе небольшого набора стандартных протоколов:
· Протокол информации Grid ресурсов (Grid Resource Information Protocol - GRIP), базирующийся на Lightweight Directory Access Protocol (LDAP), определяет стандарт представления информации и соответствующую информационную модель. Для учета ресурсов в индексах информационных серверов (Grid Index Information Servers) используется протокол регистрации ресурсов (Grid Resource Registration Protocol - GRRP).
· Протокол доступа и управления ресурсами (Grid Resource Access and Management - GRAM) выполнен на основе HTTP и используется для выбора вычислительных ресурсов, а также для мониторинга и контроля над выполняемыми вычислениями.
· Расширенная версия протокола передачи файлов (Grid File Transfer Protocol - GridFTP) обеспечивает доступ к данным. Специальные расширения включают использование протоколов защиты уровня коммуникаций, частичного доступа к файлам и управления параллельной высокоскоростной передачей данных. Выбор FTP в качестве базового протокола объясняется поддержкой возможности передачи данных через третью сторону, и наличием отдельного канала для передачи служебных сообщений.
· LDAP используется также как протокол доступа к каталогам.
Для каждого из перечисленных протоколов Globus Toolkit предлагает клиентскую часть и SDK, реализованные на C и Java API. Помимо этого, для каждого из протоколов созданы SDK серверной части и серверы, которые служат для упрощения интеграции разнообразных сетевых и вычислительных ресурсов в Grid. "
Коллективный уровень: объединение множества ресурсов
Если ресурсный уровень сфокусирован на работе с отдельно взятыми ресурсами, следующий уровень - коллективный (Collective layer), по своей природе глобален и отвечает за интеграцию различных наборов ресурсов.
В коллективном уровне различают общие и специфические (для приложения) протоколы. К общим протоколам относятся, в первую очередь, протоколы обнаружения и выделения ресурсов, системы мониторинга и авторизации сообществ. Специфические протоколы создаются для различных приложений Grid, как, например, протокол архивации распределенных данных или протоколы управления задачами сохранения состояния и т.п.
Компоненты коллективного уровня, опираясь на узкое горлышко ресурсного и связывающего уровней, предлагают огромное разнообразие методов совместного использования ресурсов, не добавляя новых требований к разделяемым ресурсам. Ниже приведены функции и сервисы, реализуемые в протоколах данного уровня:
· Сервисы каталогов позволяют виртуальным организациям обнаруживать свободные ресурсы, выполнять запросы по именам и атрибутам ресурсов, таким как тип, доступность и загрузка. Для построения структуры каталогов используются протоколы ресурсного уровня GRRP и GRIP.
· Сервисы совместного выделения, планирования и распределения ресурсов обеспечивают выделение одного или более ресурсов для определенной цели, а также планирования выполняемых на ресурсах задач. Примерами реализаций подобных сервисов являются пакеты AppLeS, Condor-G, Nimrod-G, и DRM.
· Сервисы мониторинга и диагностики отслеживают аварии, атаки, перегрузку и т.п.
· Сервисы дублирования данных организуют управление хранилищами ресурсов виртуальных организаций, обеспечивая повышение скорости доступа к данным в соответствии с выбранными метриками, такими как время ответа, надежность, стоимость и т.п.
· Системы программирования, допускающие Grid, реализуют модели программирования, схожие с используемыми в Grid средах, поддерживающие Grid службы для поиска ресурсов, системы безопасности, выделения ресурсов и пр. Примеры, имеющие Grid реализации, - MPI (Message Passing Interface) [6] и другие оболочки.
· Системы управления рабочей загрузкой, известные как среды решения проблем (problem solving environment - PSE), применяются для описания, использования и управления многошаговыми, асинхронными, многокомпонентными рабочими потоками.
· Службы поиска свободно-распространяемого программного обеспечения позволяют обнаруживать и выбирать наиболее подходящую конфигурацию программного обеспечения для соответствующей платформы, основываясь на параметрах решаемой задачи. Такие возможности предоставляют, например, пакеты NetSolve [7] и Ninf [8].
· Службы авторизации сообществ способствуют улучшению правил доступа к разделяемым ресурсам, а также определяют возможности использования ресурсов сообщества. Подобные службы позволяют формировать политики на основе информации о ресурсах, протоколах управления ресурсами и протоколах безопасности связывающего уровня. Некоторые из этих возможностей реализованы в пакете Akenti.
· Службы учета и оплаты обеспечивают сбор информации об использовании ресурсов для контроля обращений пользователей.
· Сервисы координации поддерживают обмен информацией в потенциально большом сообществе пользователей. Примерами таких сервисов являются пакеты CAVERNsoft и Access Grid.
В дополнение к примерам описанных сервисов, многие из которых построены на базе протоколов Globus Toolkit связывающего и ресурсного уровней, в Globus Toolkit разработан метакаталог (Meta Directory Service). MDS предоставляет информационные индекс-серверы Grid (Grid Information Index Server - GIIS) для поиска произвольных наборов ресурсов, поддерживает протокол LDAP для доступа к специфическому для ресурса GRIS, содержащему информацию о состоянии ресурса, и протокол GRRP для регистрации ресурсов. В Globus Toolkit также cуществует каталог дубликатов и служба управления дублированием REPLICA, используемые для поддержки контроля над наборами данных в среде Grid. Библиотека DUROC предоставляет SDK и API для совместного выделения ресурсов.
Последний уровень Grid архитектуры - прикладной (Application Layer) - описывает пользовательские приложения, работающие в среде виртуальной организации. Приложения собираются с участием сервисов, определенных на нижележащих уровнях. На каждом из уровней имеются определ?нные протоколы, обеспечивающие доступ к необходимым службам: управления ресурсами, доступа к данным, обнаружения ресурсов и т.п. На любом уровне также могут быть определены API, протоколы обмена которых (в идеальном случае реализованные при помощи сторонних SDK) общаются с соответствующими сервисами.
Рис. 2 Протоколы, сервисы, API, SDK в логической архитектуре Grid.
Сами API реализуются при помощи наборов инструментальных средств для разработки программного обеспечения (SDK). Высокоуровневые SDK могут обеспечивать функциональность, которая напрямую не соотносится с определенным протоколом. Но SDK могут комбинировать операции протокола с вызовами дополнительных API, а также реализовывать локальную функциональность. На рисунке 2 сплошные линии обозначают прямые вызовы, пунктирные - вызовы, осуществляемые в формате протоколов Grid.
Обратим внимание,
что "приложения", обозначенные на
рис. 2 как один уровень, на практике могут
вызываться через достаточно сложные
оболочки и библиотеки (например, SciRun,
CORBA, Cactus). Если нанести на рисунок многочисленные
внутренние структуры приложений, то они
существенно расширят схему. Эти оболочки
сами могут определять протоколы, сервисы
и API. Однако подобные надстройки не относятся
к фундаментальным протоколам и сервисам,
необходимым для Grid
Заключение
Grid позволит повысить творческий потенциал человечества, объединив вычислительные мощности для наиболее важных приложений и позволив географически разделенным пользователям сети взаимодействовать и поддерживать совместную работу. В лекции обсуждались требования к эффективной реализации инфраструктуры grid, обеспечивающей надежный, согласованный, всепроникающий и недорогой доступ к вычислительным возможностям.
Национальная, корпоративная, виртуальная, общественная grid-сети составляют основные типы grid сетей при классификации по использующим их сообществам.
Grid - растущая инфраструктура, которая в скором будущем видимо фундаментально изменит наше представление о вычислительных сетях и их возможностях. Grid призвана объединить множество региональных и национальных сетей, создав, таким образом, универсальный источник вычислительных ресурсов, доступных широкому кругу пользователей. Создатели grid предположили, что, обеспечение надежного и недорогого доступа к вычислительным сетям инициирует похожий преобразовательный эффект и стимулирует появление новых классов сетевых компьютерных приложений.
Список
литературы