Петренко А.І. Вступ до Grid-технологій для науки і освіти

Petrenko.Grid

Петренко А.І. Вступ до Grid-технологій для науки і освіти (навчальний посібник).-// Київ, НТТУ «КПІ», 2008.-122 c.
Гриф надано Методичною радою НТУУ «КПІ» (Протокол 35 від 24.01.2008 р.)

УДК 004.738.5(075.8)
ББК 32.973.202я73
ISBN 078-966-622-293-3

Grid-технології і всесвітня Grid-мережа поступово замінюють вже звичний Інтернет з його Web-послугами як засіб сумісного використання обчислювальних потужностей та сховищ даних. Grid претендує на роль універсальної інфраструктури для оброблення даних, в якій функціонує множина сервісів (Grid Services), що дають нову якість рішенню обчислювальних задач.
Виконано аналіз концепції, архітектур та ресурсів сучасних Grid; систематизовано відомості про методи побудови архітектур розподілених систем з використанням технології Grid; отримано результати дослідження поточного стану галузі, вивчення технологій побудови Grid- систем, використання програмного забезпечення для побудови таких систем; описано проекти побудови Grid-інфрастуктури в Україні.
Для магістерської підготовки за спеціальністю «Системне проектування». Може бути корисним для інших спеціальностей напрямів «Комп’ютерні науки» та «Комп’ютерна інженерія»

ЗМІСТ

Передмова    

Глава 1. Grid як четвертий етап розвитку інформатизації

У даному розділі розкривається поняття Грід-технологій як нового (четвертого) етапу розвитку інформаційних технологій: після епохи мейнфреймів, появи персональних комп’ютерів та виникнення і поширення Інтернету. Цей новий етап обіцяє нові можливості у спільному використанні не лише інформації (що є здобутком Інтернет-етапу), а будь-яких інформаційних ресурсів: обчислювальних потужностей, сховищ даних та самих даних, програм тощо на якісно новому рівні. Окремо підкреслено вигоди від використання Грід науковцями (в обробці надвеликих обсягів даних, виконанні масштабних обчислень, організації співпраці). Актуальність технології Грід лише зростає з часом, що підтверджує динаміка появи та розвитку численних Грід-проектів по всьому світу. Поряд з цим у розділі детально висвітлюється стан речей в українському Грід: проекти, плани, наявні ресурси та учасники.

1.1. Що дає Grid ученим?   
1.2. Grid у світі    
1.3. Чому саме останнім часом так широко заговорили про Grid?    
1.4. Grid в Україні    
1.4.1. Grid-сегмент НАН України    
1.4.2. Проект UGrid Міністерство освіти і науки України   
1.4.3.Сумісний проект UNGI  для EGI
1.5. На кого розрахована Grid-інфраструктура?    

Глава 2. Архітектура й основні складові UGrid

Всебічно розглядаються архітектурні рішення, які є застосовними для Грід-систем. Причому, основні складові Грід-систем (служби, вузли, мережі) розкриваються через загальні вимоги до Грід: стандартний механізм доступу, безпека, співіснування гетерогенних компонентів, децентралізоване адміністрування та ін. Детально висвітлена канонічна багатошарова (багаторівнева) архітектура Грід за Я. Фостером. Показані особливості сучасного програмного забезпечення Грід (OGSA/WSRF-підхід). Також розкривається зміст поняття «віртуальної організації» та особливості організації доступу її учасників до Грід-ресурсів.

2.1 Базові функції    
2.2 Базові компоненти архітектури    
2.2.1 Кінцеві системи    
2.2.2 Кластери    
2.2.3 Інтранет    
2.2.4 Інтернет    
2.3 Архітектура Grid    
2.4.Організація Grid
2.4.1. Програмне забезпечення Grid    
2.4.2. Ресурси    
2.4.3. Однорівнева організація Grid    
2.4.4. Архітектурні рішення    
2.4.5. DCGrid-технології    
2.4.6. Нове покоління програмного забезпечення Grid    
2.5. Віртуальні організації та їх підтримка    

Глава 3. Програмні Grid-платформи

Даний розділ надає більш детальну інформацію щодо основних «конструктивних блоків» програмного забезпечення проміжного шару Грід: системи управління задачами, управління даними, інформаційної системи та ін. Деталі реалізації та функціонування показані на прикладі одного з найбільш розвинутих пакетів проміжного програмного забезпечення – gLite. Наводяться основні команди з управління задачами та їх параметри, а також (на прикладах) показані особливості мови опису задач. Розкриваються головні об’єкти процесу роботи з даними у Грід (файли, каталоги, репліки), особливості їх ідентифікації та програмні компоненти, відповідальні за роботу з ними. Показано специфіку роботи інформаційної системи Грід на прикладі архітектури R-GMA. Висвітлено основні моменти роботи підсистеми безпеки та управління віртуальними організаціями (VOMS). Коротко розглядаються аналогічні модулі іншого поширеного програмного забезпечення Грід – Nordugrid ARC та підіймається проблема забезпечення функціональної сумісності різних програмних рішень для Грід .

3.1. Архітектура gLіte й організація роботи    
3.2. Організація Grid-інфраструктури    
3.3. Система керування завданнями    
3.3.1. Команди інтерфейсу користувача    
3.3.2. Описання завдання    
3.3.3. Прості завдання    
3.3.4. Схема обробоки завдань    
3.4. Система керування даними    
3.4.1. Засоби роботи з файлами    
3.4.2. Сервіс каталогів    
3.4.3. Реплікація й сервіс передавання файлів    
3.4.4. Структура елемента пам’яті    
3.4.5. Безпека файлової системи    
3.5. Інформаційна система    
3.5.1. Принципова схема моніторингу    
3.5.2. Типи постачальників
3.5.3. Керування компонентами R-GMA    
3.6. Сервіс підтримання функціонування    
3.6.1. Сервіс протоколювання процесу обробки завдань    
3.6.2. Сервіс обліку використання ресурсів    
3.7. Безпека та підтримання віртуальних організацій    
3.7.1. Формалізований опис повноважень    
3. 7.2. Отримання авторизованої інформації    
3.7.3 Виконання авторизації    
3.7.4 Керування рахунками (акаунтами)    
3.7.5. Стандартизація Grid-технлогій    
3.8. ARC - NorduGrid    

Глава 4. Grid-портали

Всебічно розглядається підхід до надання доступу до функціональності Грід через Грід-портали.  Обґрунтовується доцільність розвитку концепції Грід-порталів, їх практична цінність. Наводяться вимоги до подібних рішень та окреслюється архітектура Грід-порталів. Розділ містить корисний перелік існуючих програмних рішень у цій області. На прикладах розглядаються особливості організації Грід-порталу доступу та більш складного та функціонального порталу знань, що залучає технології семантичного Веб.

4.1.Користувачі і розробники Grid-порталів
4.2. Grid-портал доступу    
4.3. Портал знань    
4.3.1. Web 2.0/3.0 та Grid    
4.3.2. Автоматична композиція сервісу    
4.3.3. Онтології та Grid    
4.3.4. Сервіси аналізу даних (вилучення знань)  


Висновки    
Додаток 1. Інші національні Grid    
Додаток 2. Групи керування EGEE за нарямами діяльності    
Додаток 3. Існуючі додатки для суперкомп’ютерів    
Список літератури    

Навчальний посібник розміщено на  http://moodle.kpi.ua

Ukrainian (UA)Russian (CIS)English (United Kingdom)