Реализация динамической GRID-среды (часть 1)
Технология GRID используется для реализации географически распределенной вычислительной и информационной среды, которая объединяет в единую инфраструктуру ресурсы различных типов и обеспечивает коллективный доступ к этим ресурсам. Технология призвана создать принципиально новый вычислительный инструмент для развития высоких технологий в различный сферах человеческой деятельности.
В классической реализации GRID фокусируется на обеспечении распределенных вычислений в фиксированной среде с заданной конфигурацией. Основное решение – объединение ресурсов в межпрограммном слое. Организации или другие сообщества пользователей, желающие совместно использовать вычислительные ресурсы, обычно создают управляющую инфраструктуру – центральную GRID-сеть, в которых узлами и предлагаемыми GRID-услугами управляются специальные GRID-администраторы. Пользователям предлагают свои услуги отдельные программные системы промежуточного слоя и приложения, опирающиеся на идеи GRID -порталы, механизмы поиска, сети распределенных данных, службы авторизации и т. п. Однако все эти службы автономны и не являются интероперабельными, имеющими способность совместного использования или совместной деятельности. Кроме того качественное внедрение масштабной GRID далеко не простое задание, таким образом, необходимость существования специальной инфраструктуры GRID обусловлена сложностью установки, поддержки, управления, масштабирования GRID-сети, функциональные ограничения программного обеспечения.
Одна из современных задач развития GRID это общедоступность и расширение области ее использования, что требует значительного уменьшения сложности ее установки и поддержки. Безграничное распространение Интернет стало возможным благодаря тому, что доступ в Интернет был сделан интуитивно понятным и прозрачным для любого пользователя, что привело к экспоненциальному возрастанию их количества. Таким же образом общедоступная GRID может выглядеть не только, как предоставление вычислительных и информационных ресурсов для совместных научных исследований, а как предоставление по требованию инфраструктуры и приложений, ориентированных на использование высоких технологий во всех сферах деятельности человеческого сообщества – медицина, электронные медиа, инженерная сфера, обеспечение коммуникаций для электронного бизнеса и тому подобное для широкого слоя пользователей в хорошо защищенной, общедоступной, расширяемой и стандартизированной компьютерной среде через Интернет.
Промежуточное программное обеспечение GRID, поддерживающее массовое распространение GRID, должно обладать многими свойствами инфраструктуры «по требованию». Оно должно быть разделяемым между разными пользователями, предоставлять стандартизированные службы и протоколы связи, а также быть гибким и расширяемым. Вычислительная парадигма современной GRID строится вокруг основной цели: предоставлять ресурсы (такие, как вычислительная мощность, источники данных, специальные устройства и даже люди) столь же легко, как электричество предоставляется через электрическую сеть.
Предъявляемые требования к интеграции и интероперабельности большого количества приложений, обусловили развитие технологии GRID в направлении открытой архитектуры OGSA (Open Grid Services Architecture). Открытая архитектура призвана интегрировать службы и ресурсы распределенных, гетерогенных, динамических сред и сообществ. Таким образом, в модель OGSA введена концепция GRID-службы, опирающаяся на принципы и технологии, предложенные как сообществом GRID, так и сообществом WEB-служб. Объединение GRID и соответствующих стандартов WEB-служб – большой шаг в направлении уменьшения сложности использования, управления и поддержки GRID. Использование стандарта WSRF, который является низкоуровневым описанием инфраструктуры, реализации модели OGSA, предлагает возможность предоставлять низкоуровневую виртуализацию доступных ресурсов, что значительно повышает универсальность GRID.
Сегодня GRID претендует на значительное увеличение базы пользователей, что влечет за собой расширение возможностей и изначальных идей GRID – объединения мировых центров вычислений на суперкомпьютерах с широким сообществом настольных компьютеров. Приток пользователей GRID дает возможность использования неиспользуемых процессорных ресурсов, неактивных рабочих станций, присутствующих практически в любой организации, комбинируя их по требованию. В результате основной идеей сегодняшней GRID становиться формирование динамической среды, состоящей из взаимодействующих неоднородных вычислительных узлов, без определенной фиксированной инфраструктуры и с минимальными административными требованиями.
Мобильные GRID. В свою очередь высокий уровень развития и распространения мобильных технологий во всем мире и широкий диапазон их приложения не смогли не оказать влияние на последующее развитие GRID. Поэтому наиболее актуальные современные исследования в области GRID посвящены необходимости решения проблемы совместимости GRID и мобильных сетей. В данном контексте следует сказать, что использование беспроводных устройств, которые имеют достаточно ограниченные ресурсы вычислительной мощности, энергии, адресного пространства, накладывают существенные ограничения при решении вычислительных заданий повышенной ресурсоемкости и хранения больших объемов данных, однако за счет привлечения дополнительных ресурсов, доступных при сочетании с GRID, такое использование вполне возможно. Более того использование мобильных GRID позволило бы обеспечить применение приложений GRID в тех местах где это можно лишь представить, а в будущем технология GRID могла бы войти в набор обычных услуг для мобильных пользователей.
Мобильные GRID в первую очередь характеризуется динамической структурой и допускают как перемещение пользователей GRID так и перемещение запрашиваемых ресурсов. Узлы мобильных GRID не является кластерами или супер-компьютерами, это произвольный диапазон мобильных устройств, которые в первую очередь характеризуются гетерогенными свойствами: вычислительный ресурс процессора, объем памяти, пропускная способность каналов связи, задержка. Кроме того, мобильная сеть подвержена проблемам разрыва связей и выхода узлов из строя или перемещения за пределы досягаемости. Динамическая природа мобильных GRID приводит к тому, что мобильные узлы имеют гетерогенное время выполнения подзадачи, и могут останавливать вычисление произвольно в случае непредвиденного перемещения. В связи с этим совместное выполнение задания временно откладывается и возникают проблемы реконфигурации, репликации, резервирования данных, и тому подобное. Такие нестабильные ситуации называются автономными отказами, они приводят к задержке и блокировке выполнения подзадач и как следствие к частичной или полной потере результатов выполнения задания. Отмеченные проблемы осложняют планирование и управление выполняемыми подзадачами.
Таким образом, характеристики и особенности мобильных GRID обуславливают необходимость разработки стратегий управления и механизмов планирования которые бы адаптировались к динамической вычислительной среде.
В этой работе мы проводим анализ различных компонентов и аспектов динамической GRID среды. Так же мы рассмотрим примеры проектов, целью которых является создание динамичного вычислительного окружения Grid-сети.
Продолжение следует…
Если вашему строению нанесли физический вред, то необходимое заказать экспертное обследование зданий на предмет ущерба. Такая экспертиза так же включает оценку процессов в несущих конструкциях на предмет их деструктивности.