Лекция 5. Основы Грид. - Радченко Глеб Игоревич
реклама
Ю У р Г У МехМат С П Грид технологии Лекция 5 Основы Грид. Радченко Глеб Игоревич, каф. СП, ЮУрГУ http://dom.susu.ru/grid.htm Ю У Содержание 2 1. Определение Грид. Виртуальные организации 2. Архитектура Грид 3. OGSA, OGSI и WSRF р Г МехМат С П У 1 Определение Грид. Виртуальные организации Ю У р Г У МехМат Грид. Определение. С П 4 Грид – это система, которая: • координирует распределенные ресурсы • посредством стандартных, открытых, универсальных протоколов и интерфейсов • для обеспечения нетривиального качества обслуживания (QoS - Quality of Service). Foster I. et al The Grid 2 (2004) 5 Координация распределенных ресурсов Грид позволяет координировать ресурсы, которые физически располагаются в различных областях. Таким образом возникают вопросы безопасности, политики доступа, оплаты, членства и т.п. Ю У р Г МехМат С П У Ю Использование стандартных, открытых, универсальных протоколов и интерфейсов 6 Протоколы и интерфейсы обеспечивают: аутентификацию; авторизацию; поиск ресурсов; доступ к ресурсам. У р Г МехМат С П У Ю У р Г МехМат Нетривиальное качество обслуживания С 7 Пользователь Грид может предъявить требования обеспечения определенных свойств, для предоставляемых ему ресурсов: максимальное время отклика; пропускная способность; доступность; … Может потребоваться «ансамбль» ресурсов для обеспечения сложных пользовательских запросов. П У Ю У р Г У МехМат Виртуальные организации С П 8 Участники P могут запускать программу А. ` ВО P: Многокритериальное моделирование сложной системы с использованием распределенных данных и уникального ПО. Участники Q могут использовать выч. ресурсы простаивающих компьютеров ` ВО Q: Визуализация методом трассировки лучей с использованием квантов времени участвующих компьютеров Участники P могут запускать программу В. Участники P могут читать данные D. Foster I. et al Анатомия Грид (2003) Ю У р Г МехМат Распределение ресурсов в ВО 1 9 Участники ВО (как поставщики, так и пользователи ресурсов) могут определять ограничения на требуемые и доступные ресурсы. Развитые механизмы аутентификации (установления идентичности) и авторизации (предоставления права). С П У Ю У р Г МехМат Распределение ресурсов в ВО 2 С П 10 Разделение ресурсов происходит по на основе технологий однорангового (P2P) взаимодействия. Необходимость согласованного использования совместных ресурсов (совместное планирование – coscheduling) для решения общей задачи. Различные пути использования одного ресурса (вычислительные циклы, ресурсы памяти, ПО…). У 2 Архитектура Грид Ю У р Г МехМат Архитектура Грид: предпосылки 12 Интероперабельность – обеспечение возможности взаимодействия между любыми потенциальными участниками. Необходим набор общих протоколов, которые определяли бы механизмы посредством которых участники ВО: • • • • договариваются устанавливают управляют и используют отношение разделения ресурсов. С П У 13 Технология для поддержки архитектуры Грид Ю У р МехМат С API (Application Programming Interfaces – Интерфейсы Прикладного Программирования) + SDK (Software Development Kits – Инструментарий Разработки ПО) + Архитектура Грид = Промежуточное Программное Обеспечение (middleware) Г П У Ю У Уровни архитектуры Грид р Г У МехМат С П 14 Инструментарий и приложения Прикладной (Applications) Управление каталогами диагностика мониторинг Коллективный (Collective) Безопасный доступ к ресурсам и службам Различные ресурсы, такие как компьютеры, устройства хранения, сети, сенсоры… Ресурсный (Resource) Связывающий (Connectivity) Базовый (Fabric) Foster I. et al The Grid 2 (2004) Ю Базовый уровень (Fabric) У р Г МехМат С П 15 Прикладной Коллективный Ресурсный Связывающий Базовый На базовом уровне определяются службы, обеспечивающие непосредственный доступ к ресурсам, использование которых распределено посредством протоколов Грид. У Ю У р Г МехМат Типы основных ресурсов С П 16 Прикладной Вычислительные ресурсы Ресурсы памяти Информационные ресурсы Коллективный Ресурсный Связывающий Базовый Базовые сетевые ресурсы У Ю Уровень связи (Connectivity) У р МехМат С 17 Прикладной Коллективный Определяет коммуникационные протоколы и протоколы аутентификации. Ресурсный Связывающий Базовый Г Обеспечивает передачу данных между ресурсами базового уровня. П У Ю Базовые протоколы связи У р МехМат С 18 Прикладной Коллективный Ресурсный Связывающий Грид основан на стеке протоколов TCP/IP: Базовый Г Internet (IP, ICMP); Транспортные протоколы (TCP, UDP); Прикладные протоколы (DNS, OSRF…). П У Ю 19 Основные требования к протоколам безопасности Грид Прикладной Единый вход. Делегирование прав пользователя. Интеграция с локальными системами безопасности. Ориентированная на пользователя политика взаимодействия. Коллективный Ресурсный Связывающий Базовый У р Г МехМат С П У Ю У Уровень ресурсов (Resource) р МехМат С 20 Прикладной Коллективный Ресурсный уровень реализует протоколы, обеспечивающие выполнение следующих функций: Ресурсный Связывающий Базовый согласование политик безопасности использования ресурса; процедура инициации ресурса; мониторинг состояния ресурса; контроль над ресурсом; учет использования ресурса. Г П У Ю Протоколы ресурсного уровня У р Г МехМат С П 21 Прикладной Коллективный 1. Информационные протоколы – используются для получения информации о структуре и состоянии ресурса. 2. Протоколы управления – используются для согласования доступа к разделяемым ресурсам, Ресурсный определяя требований и допустимых действий по Связывающий отношению к ресурсу (например, поддержка резервирования, возможность создания процессов, доступ к данным). Базовый У 22 Коллективный уровень (Collective) Прикладной Коллективный У р Ресурсный Связывающий Г МехМат С Отвечает за глобальную интеграцию различных наборов ресурсов: Базовый Ю службы каталогов; службы совместного выделения, планирования и распределения ресурсов (Brokering); службы мониторинга и диагностики; службы репликации данных. П У Ю У Системы коллективного уровня р МехМат С 23 Прикладной Грид-ориентированные системы программирования (например, MPI). Системы формирования бизнеспотоков (Workflow). Коллективный Ресурсный Связывающий Базовый Службы поиска ПО (NetSolve, Ninf). Г П У Ю У р Г МехМат Уровень приложений (Applications) 24 Прикладной Коллективный Ресурсный Связывающий Базовый На данном уровне располагаются пользовательские приложения, исполняемые в среде ВО. Они могут использовать ресурсы находящиеся на нижних слоях архитектуры Грид. С П У Ю У р Г МехМат Уровень приложений (Applications) 25 Прикладной Коллективный Ресурсный Прикладной Коллективный Ресурсный Связывающий Связывающий Базовый Базовый С П У Ю У Пример использования служб Грид для решения практической задачи р МехМат С 26 ` Многокритериальное Коллективный моделирование сложной (зависимый от системы приложения) Многокритериальное моделирование Система объединения решателей, система обработки распределенных данных Г ` Трассировка лучей Визуализация методом Обработка заданий, трассировки лучей обработка контрольных точек Коллективный Поиск ресурсов, управление ресурсами, мониторинг, групповая безопасность (авторизация, аутентификация) Ресурсный Доступ к вычислениям, доступ к данным, доступ к информации о структуре системы, состоянии, производительности Связывающий Взаимодействие (IP), поиск служб (DNS), аутентификация, авторизация, делегация Базовый Системы хранения, компьютеры, сети, каталоги П У 3 OGSA, OGSI и WSRF Ю OGSA У р Г МехМат С П 28 Open Grid Services Architecture (Открытая Архитектура Грид-Служб) – основной стандарт формирования и функционирования служб, предоставляющих ресурсы в Грид (или Гридслужб). Изначально был ориентирован на механизм Webслужб как базу для работы Грид-служб и является реализацией архитектуры Грид. У Ю Почему Web-службы? У р МехМат С 29 WSDL обеспечивает стандартный механизм описания интерфейсов Web-служб отдельно от их связывания. Таким образом обеспечивается возможность динамического обнаружения и «оркестровки» служб. Web-службы широко распространены, таким образом возможно использования готового инструментария для работы с ними. Г П У Ю 30 НедостаткиWeb-служб с точки зрения Грид Web-службы не имеют состояния. Срок жизни Web-службы определяется поставщиком услуги. Web-службы существуют независимо от потребителя. Нет возможности оповещения об изменении Web-службы. У р Г МехМат С П У Ю Грид-служба У р Г МехМат С П 31 Грид-служба – это Web-служба, соответствующая ряду конвенций использования и поддерживающая стандартные интерфейсы. Интерфейс Грид-службы: модифицированный WSDL; Экземпляр Грид-службы: отдельный экземпляр Грид-службы, которой соответствует определенный контекст ресурсов. В представлении OGSA вся система состоит из Гридслужб. У Ю OGSI У р Г МехМат С П 32 Open Grid Services Infrastructure (Открытая Инфраструктура Грид-Служб) – стандарт, определяющий механизмы создания, именования, управлением временем жизни, мониторингом и передачей информации между Грид-службами. У 33 Интерфейсы Грид-служб по OGSA - OGSI PortType (интерфейс) Операция Ю У р МехМат С Описание FindServiceData GridService SetServiceData SetTerminationTime Destroy Factory CreateService HandleMap FindByHandle NotificationSource NotificationSink SubscribeToNotificationTopic DeliverNotification RegisterService Registry UnregisterService Фактически, реализация создания и обеспечения доступа к ресурсам, скрывающимся за службой. Суррогат WSRF. Система оповещения. Суррогат WS-Notification. Регистрация дескрипторов гридслужбы Г П У Ю У р Г МехМат OGSA и OGSI в GT3 (2003г.) С П 34 OGSA OGSI Определяется посредством и основывается на Гридслужба Расширение Webслужба Определяет Реализует GT3 У Ю Причины неуспеха OGSI У р Г МехМат С 35 Чрезмерная сложность и длина спецификации. Она не соответствует стандартным средствам создания Web-служб. Слишком объектно-ориентирована. П У Ю От OGSI к WSRF У р МехМат С 36 Grid WSRF Web Г П У Ю С 37 WSRF Приложение Приложение OGSA OGSA OGSI Web-службы + WS-* Web-службы р Г МехМат OGSI -> WSRF До WSRF У П У Ю У р Г МехМат OGSI -> WSRF С П 38 OGSI WSRF Grid Service Reference WS-Addressing Endpoint Reference Grid Service Handle WS-Addressing Endpoint Reference HandleResolver portType WS-RenewableReferences Service data defn & access WS-ResourceProperties GridService lifetime mgmt WS-ResourceLifeCycle Notification portTypes WS-Notification Factory portType Treated as a pattern ServiceGroup portTypes WS-ServiceGroup Base fault type WS-BaseFaults У Ю С 39 WSRF Требует Расширяет Webслужба Webслужбы с состоянием Определяет р Г МехМат OGSA и WSRF (2005г.) OGSA У П У Ю Ссылки и литература У р МехМат С 40 Я. Фостер, К. Кессельман, Д.М. Ник, С. Тьюке “ФИЗИОЛОГИЯ ГРИД”. Открытая архитектура грид-служб для интеграции распределённых систем. [http://www.gridclub.ru/library/publication.2004-1129.8307957187/publ_file/] Я. Фостер, К. Кессельман, С. Тьюке. Анатомия грид: создание масштабируемых виртуальных организаций. [http://www.gridclub.ru/library/publication.2004-1129.7104738919 ] Леонид Черняк. Web-сервисы, grid-сервисы и другие. Открытые системы. №12. -2004. [http://www.osp.ru/os/2004/12/184882/] Г П У Спасибо за внимание! Ваши вопросы? Страница курса: http://dom.susu.ru/grid.htm Радченко Глеб Игоревич, каф. СП, ЮУрГУ
