marți , 21 august 2018
roen

Art. 04 – Vol. 23 – Nr. 4 – 2013

O ANALIZĂ A TEHNOLOGIEI GRID COMPUTING IMPLEMENTATE ÎN CADRUL SITE-ULUI GRID RO-01-ICI

Alexandru Stanciu
alex@ici.ro
Institutul Naţional de Cercetare – Dezvoltare în Informatică, ICI – Bucureşti

Rezumat: Tehnologia Grid computing a oferit noi oportunităţi privind accesarea resurselor computaţionale la cerere. Resursele de calcul disponibile în cadrul unor site-uri Grid (furnizori de resurse) se află sub controlul unor entităţi independente din punct de vedere administrativ şi operaţional. Aceste site-uri sunt apoi interconectate în cadrul unor infrastructuri distribuite de mari dimensiuni. Prin utilizarea unui middleware Grid specific precum gLite, se oferă posibilitatea accesării resurselor computaţionale într-un mod sigur şi eficient, acestea fiind disponibile în mod partajat membrilor Organizaţiilor Virtuale care sunt susţinute de către site-urile Grid. În articol se analizează câteva dintre principalele direcţii de cercetare în domeniul Grid computing şi se exemplifică implementarea acestei tehnologii în cadrul site-ului Grid RO-01-ICI.

Cuvinte cheie: calcul Grid, servicii Grid, gLite, infrastructuri distribuite de mari dimensiuni.

Introducere: În articol se prezintă câteva dintre direcţiile de cercetare actuale în domeniul tehnologiei Grid computing şi se exemplifică implementarea acesteia în cadrul site-ului RO-01-ICI. Lucrarea se bazează pe teza de doctorat intitulată “Cercetări privind utilizarea tehnologiilor Grid şi Cloud Computing în cadrul noilor generaţii de infrastructuri ICT”, ce a fost elaborată de către autor.

Infrastructura de calcul şi de comunicaţii utilizată în cadrul proiectelor de cercetare, dar nu numai, a cunoscut o transformare radicală datorită apariţiei a noi tehnologii de calcul distribuit.

Spre exemplu, domeniul High Throughput Computing (HTC) a evoluat de la modelul de procesare ce utilizează un singur sistem de lucru în modul batch, aflat în cadrul unui cluster, la federalizarea centrelor de date, constituind o infrastructură de tip Grid ce oferă acces transparent la resursele de calcul. Au fost create astfel Organizaţii Virtuale (VO-uri), în care proprietarii resurselor partajează accesul şi utilizarea acestora în baza apartenenţei unui utilizator la o VO, reprezentând un pas important către o nouă paradigmă în domeniul calculului distribuit şi a infrastructurii specifice tehnologiei informaţiei şi a comunicaţiilor – TIC.

Tehnologia Grid se poate defini astfel ca o evoluţie a modului de accesare şi utilizare a resurselor de calcul, acestea fiind partajate şi disponibile la cerere utilizatorilor ce sunt autorizaţi în baza asocierii lor la o VO. Fiind realizată prin interconectarea mai multor centre de calcul (site-uri), tehnologia Grid computing reprezintă o componentă esenţială pentru infrastructurile de calcul distribuit evoluate.

Astfel, în domeniul tehnologiilor Grid, middleware-ul gLite este larg utilizat în cadrul unor proiecte de cercetare, cum ar fi: EGEE, SEEGRID, EUMEDGRID, BALTICGRID, EUCHINAGRID, SEEGRIDSCI, EGI-inSPIRE ş.a. Spre exemplu, în cadrul proiectului EGEE au fost înregistrate peste 260 de site-uri Grid din 55 de ţări, însumând un număr de peste 80.000 CPU-uri. În cadrul acestei infrastructuri există un număr foarte mare de Organizaţii Virtuale dedicate unei varietăţi de domenii, precum: fizică nucleară, chimie, bio-informatică, modelare şi simulare etc.

În România, Organizaţia Virtuală GridMOSI (gridmosi.ici.ro), realizată în cadrul proiectului CEEX GridMOSI, a fost prima iniţiativă din domeniu, fiind suportată integral cu ajutorul resurselor oferite de site-uri Grid din România.

GridMOSI VO a fost creată utilizând middleware-ul Grid gLite, fiind posibilă astfel, integrarea acesteia în cadrul infrastructurii Grid internaţionale operată de către proiectul EGEE. Această Organizaţie Virtuală a fost suportată în decursul timpului de către site-urile Grid instalate în cadrul ICI Bucureşti (RO-01-ICI), Universitatea Politehnica Bucureşti (RO-03-UPB), Universitatea de Vest Timişoara (RO-08-UVT), Universitatea Tehnică Cluj-Napoca (RO-09-UTCN) .

În continuare se prezintă câteva dintre principalele probleme care sunt abordate în cercetările actuale în domeniul Grid computing, inclusiv modul în care acesta relaţionează cu alte tehnologii. Se descriu pe scurt starea la zi, punându-se în evidenţă provocările şi problemele domeniilor respective, şi activităţile de cercetare şi dezvoltare tehnologică aferente. Ca exemplu de implementare a tehnologiei Grid se prezintă experienţa site-ului RO-01-ICI.

Concluzii: În acest articol am analizat tehnologia Grid computing şi middleware-ul Grid gLite ce este utilizat în cadrul site-ului RO-01-ICI. Au fost prezentate şi analizate conexiuni ale tehnologiei Grid cu alte domenii precum sistemele multi-agent, virtualizarea resurselor de calcul, interoperabilitatea şi federalizarea infrastructurilor de calcul. Au fost prezentate medii de execuţie pentru aplicaţii şi s-a analizat toleranţa la defecte în cadrul infrastructurii Grid, precum şi principale probleme legate de monitorizarea şi managementul infrastructurii de calcul.

BIBLIOGRAFIE

  1. TALIA, D.; TRUNFIO,: Toward a Synergy Between P2P and Grids. IEEE Internet Computing, vol. 7, no. 4, pp. 96–95, Jul. 2003.
  2. SOTOMAYOR, B.; KEAHEY, K.; FOSTER,: Overhead Matters: A Model for Virtual Resource Management. In Proceedings of the 2nd International Workshop on Virtualization Technology in Distributed Computing, Washington, DC, USA, 2006, p. 5–.
  3. RUBIO-MONTERO, A. J. et al.: Management of Virtual Machines on Globus Grids Using GridWay. Parallel and Distributed Processing Symposium, International, p. 358, 2007.
  4. RAMAKRISHNAN, L. et al.: Toward a doctrine of containment: grid hosting with adaptive resource control. In Proceedings of the 2006 ACM/IEEE conference on Supercomputing, New York, NY, USA, 2006.

Vizualizează articolul complet

  1. SALOMONI, D.; ITALIANO, A.; RONCHIERI,: WNoDeS, a tool for integrated Grid and Cloud access and computing farm virtualization. Journal of Physics: Conference Series, vol. 331, no. 5, p. 052017, 2011.
  2. ANDREWS, P.; KOVATCH, P.; JORDAN,: Massive High-Performance Global File Systems for Grid computing. In Proceedings of the 2005 ACM/IEEE conference on Supercomputing, Washington, DC, USA, 2005, p. 53–.
  3. SIMMS, S. C.; PIKE, G. G.; BALOG,: Wide Area Filesystem Performance using Lustre on the TeraGrid. In in Proceedings of the TeraGrid 2007 Conference, 2007.
  4. YU, W.; VETTER, S.: Xen-Based HPC: A Parallel I/O Perspective. In Proceedings of the 2008 Eighth IEEE International Symposium on Cluster Computing and the Grid, Washington, DC, USA, 2008, pp. 154–161.
  5. FOSTER, I. et al.: Virtual Clusters for Grid Communities. In Proceedings of the Sixth IEEE International Symposium on Cluster Computing and the Grid, Washington, DC, USA, 2006, pp. 513–520.
  6. MURPHY, M. A.; GOASGUEN,: Virtual Organization Clusters: Self-provisioned clouds on the grid. Future Gener. Comput. Syst., vol. 26, no. 8, Oct. 2010, pp. 1271–1281.
  7. MURPHY, M. A. et al.: Dynamic Provisioning of Virtual Organization Clusters. In Proceedings of the 2009 9th IEEE/ACM International Symposium on Cluster Computing and the Grid, Washington, DC, USA, 2009, pp. 364–371.
  8. CHASE, J. S. et al.: Dynamic Virtual Clusters in a Grid Site Manager. In Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing, Washington, DC, USA, 2003, p. 90–.
  9. BLANCO, C. V. et al.: Dynamic Provision of Computing Resources from Grid Infrastructures and Cloud Providers. In Proceedings of the 2009 Workshops at the Grid and Pervasive Computing Conference, Washington, DC, USA, 2009, pp. 113–120.
  10. RIEDEL, M. et al.: Interoperation of world-wide production e-Science infrastructures. Concurr. Comput.: Pract. Exper., vol. 21, no. 8, Jun. 2009, pp. 961–990.
  11. MARZOLLA, M. et al.: Open Standards-Based Interoperability of Job Submission and Management Interfaces across the Grid Middleware Platforms gLite and UNICORE. In Proceedings of the Third IEEE International Conference on e-Science and Grid Computing, Washington, DC, USA, 2007, pp. 592–601.
  12. ERWIN, D.; SNELLING,: UNICORE: A Grid Computing Environment. In Euro-Par 2001 Parallel Processing, vol. 2150, R. Sakellariou, J. Gurd, L. Freeman, and J. Keane, Eds. Springer Berlin / Heidelberg, 2001, pp. 825–834.
  13. FLORIAN, V. et al.: Design and Implementation of an OGSA Compliant Grid Service Orchestration and Scheduling Environment. Presented at the International Conference on Complex, Intelligent and Software Intensive Systems (CISIS), 2010, pp. 490–495.
  14. LAURE, E. et al.: Programming the Grid with gLite. In Computational Methods in Science and Technology, 2006, p. 2006.
  15. VADHIYAR, S. S.; DONGARRA, J.: Self Adaptivity in Grid Computing. Concurrency & Computation: Practice & Experience, vol. 2005, 2005.
  16. JIN, H.; ZOU, D. et al.: Fault-tolerant grid architecture and practice. Journal of Computer Science and Technology, vol. 18, no. 4, 2003, pp. 423–433
  17. KANDASWAMY, G.; MANDAL, A.; REED, A.: Fault Tolerance and Recovery of Scientific Workflows on Computational Grids. In Proceedings of the 2008 Eighth IEEE Intern. Symp. on Cluster Computing and the Grid, Washington, DC, USA, 2008, pp. 777–782.
  18. ZHANG, X. et al.: Fault-tolerant grid services using primary-backup: feasibility and performance. In Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Cluster Computing, Washington, DC, USA, 2004, pp. 105–114.
  19. MASSIE, M. L.; CHUN, B. N.; CULLER, E.: The ganglia distributed monitoring system: design, implementation, and experience. Parallel Comp., vol. 30, no. 7, 2004, pp. 817 – 840.
  20. NEWMAN, H. B. et al.: MonALISA: A Distributed Monitoring Service Architecture. 2003.
  21. KEAHEY, K. et al.: Virtual workspaces: Achieving quality of service and quality of life in the Grid. Sci. Program., vol. 13, no. 4, Oct. 2005, pp. 265–275.
  22. VAN MOORSEL, P. A.: Grid, Management and Self-Management. Comput. J., vol. 48, no. 3, May 2005, pp. 325–332.
  23. NEAGU, G.; STANCIU,: Grid infrastructure development as support for e-science services. W. Trans. on Comp., vol. 9, no. 10, Oct. 2010, pp. 1181–1190.
  24. NEAGU, G.; STANCIU,: Contribution to the implementation of the e-infrastructure concept at the national level. In ECC’10 Proceedings of the 4th conference on European computing conference, 2010, pp. 154–159.
  25. NEAGU, G.; STANCIU, A.; FLORIAN, : Contributions to the Grid infrastructure for e-Science communities. Presented at the IEEE International Conference on Intelligent Computer Communication and Processing (ICCP), 2011, pp. 527–532.
  26. STANCIU, A.; NEAGU, G.: Help desk structure for the support service of a Virtual Organization supported by multiple Grid infrastructures. In 17th Int. Conference on Control Systems and Computer Science (CSCS17), 2009, vol. 1, pp. 429–432.
  27. STANCIU, A.; NEAGU, G.: Dezvoltarea site-ului RO-01-ICI ca nod în infrastructura naţională Grid pentru cercetare. Revista Română de Informatică şi Automatică (RRIA), 4/2009.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.