GRID-системи

Розподілена інформаційно-обчислювальна середовище складається, як правило, з різних апаратно-програмних платформ, містить комп'ютери різних класів, у тому числі персональні комп'ютери, робочі станції, мейн-фрейми, тобто представляє собою гетерогенну середу. Серед основних проблем, які необхідно вирішити в такому середовищі, зазвичай називають управління ресурсами, забезпечення захисту інформації та забезпечення "прозорості" середовища. Прозорість слід розуміти в тому сенсі, що повинна забезпечуватися міжплатформна переносимість прикладних програм, обмін даними, взаємодія віддалених систем через узгоджені протоколи. Для досягнення цих якостей середовище має будуватися на основі принципів відкритих систем. Від декларації необхідності реалізації принципів відкритих систем середовище ще не набуває властивостей відкритості. Необхідно застосувати цілий набір методів і засобів, виконати ряд етапів, щоб система стала відкритою, тобто необхідно використовувати певну технологію, яка називається технологією відкритих систем. Одним з необхідних розумів застосування ТОС являється вибір об'єктів стандартизації, в даному випадку сервісів.

У дану годину розподілене інформаційно-обчислювальне середовище прийнято називати GRID (обчислювальна решітка).

Найбільш характерними властивостями цього інформаційно-обчислювального середовища є:

- Масштаби обчислювального ресурсу (обсяг пам'яті, кількість процесорів), які багаторазово перевершують ресурси окремого комп'ютера або одного обчислювального комплексу;

- Гетерогенність середовища; до її складу можуть входити комп'ютери різної потужності, що працюють під управлінням різних операційних систем і зібрані на різній елементній базі;

- Просторовий (географічний) розподіл інформаційно-обчислювального ресурсу;

- Об'єднання ресурсів, які не можуть управлятися централізовано;

- Використання стандартних, відкритих, загальнодоступних протоколів та інтерфейсів.

- Забезпечення інформаційної безпеки.

Надалі під терміном «GRID-система» будемо мати на увазі розподілену обчислювальну систему, яка має перераховані вище властивості. За своїм призначенням GRID прийнято ділити на обчислювальні системи (computational GRID) та системи, орієнтовані на зберігання великих масивів інформації (data GRID).

До прикладних завдань, які можуть використовувати GRID, зокрема, відносяться:

- Складенні моделювання;

- Спільна візуалізація дуже великих наборів наукових даних;

- Розподілена обробка з метою аналізу даних;

- Зв'язування наукового інструментарію з віддаленими комп'ютерами і архівами даних.

Найбільш ефективним є застосування РІС, для вирішення наступних завдань:

- Розподілені високопродуктивні обчислення, рішення дуже великих завдань, що вимагають максимальних процесорних ресурсів;

- «Високопоточні» обчислення, що дозволяють організувати ефективне використання ресурсів для невеликих завдань, утилізуючи тимчасово простоюють комп'ютерні ресурси;

- Проведення великих разових розрахунків;

- Обчислення із залученням великих обсягів розподілених даних, наприклад, у метеорології, астрономії, фізики високих енергій;

- Колективні обчислення: одночасна робота декількох взаємодіючих завдань різних користувачів.

Аналіз світового досвіду побудови GRID-систем показує, що в їх основі лежати рішення наступних проблем:

- Об'єднання різнорідних систем;

- Спільне використання даних;

- Дінамічне виділення ресурсів;

- Переносимість додатків в гетерогенному середовищі;

- Забезпечення інформаційної безпеки.

Сервіси GRID

Розподілена обчислювальна середовище має володіти набором сервісів, що забезпечують контрольоване виконання прикладних програм авторизованих користувачів. Специфіка сервісів GRID визначається, перш за все, характером самого обчислювального середовища: GRID являє собою динамічне утворення. Із плином часу можуть бути змінені як кількість об'єднаних обчислювальних вузлів, так і їх якісні характеристики.

Для нормального функціонування розподіленої системи необхідно забезпечити:

- Ідентифікацію виконуваної програми

- Для забезпечення контролю виконання прикладної програми вона повинна бути забезпечена унікальним номером (ідентифікатором). Присвоєння такого ідентифікатора і контроль його унікальності повинні виконуватися спеціальним сервісом GRID;

- Авторизацію користувача

У GRID завдання авторизації користувача являє собою складну проблему. Сервіс авторизації користувача повинен забезпечити унікальність ідентифікатора користувача на всіх обчислювальних вузлах, що утворюють розподілену середу, а також визначати відносний приорітет користувача, необхідний для нормальної роботи служби розподілу обчислювальних ресурсів між прикладними програмами;

Пошук ресурсів

Результаті роботи цього сервісу визначають розміри доступного в даний момент часу обчислювального ресурсу і можуть бути використані для контролю потокового стану системи;

Опис ресурсів

Сервіс здійснює єдине опис різнорідних ресурсів, що знаходяться в поточний момент годині в складі GRID;

Резервування ресурсів

Даний сервіс має забезпечити «захоплення» вільних ресурсів для розміщення на ньому прикладної програми. Його робота тісно пов'язана з роботою сервісу пошуку ресурсів і сервісу опису ресурсів:

- Виконання розподілених алгоритмів.

- Доступ до віддалених даних.

- Розподіл ресурсів.

Рис. 2.10. Структура GRID-системи.