OSTALI SEMINARSKI RADOVI - INFORMATIKA - |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GRID
1.UVOD - GRID
Glavna ideja bi bilo nekakvo superračunalo. Povezati sva računala na tolikom nivou da djeluju kao jedno.
Potreba za Gridom nastaje zbog enormnog razvoja znanosti. Primjerice biolozi su '90. bili sretni ako su mogli analizirati i proučavati strukturu jedne molekule. Sada su u situaciji da rade sa slozenim makromolekulama i njihovim spojevima. Današnja računala jednostavno nemaju dovoljan kapacitet za pohranu tolike količine podataka.
Povezivanjem računala na način da se osigura sigurnost, učinkovitost pri traženju i pristupu izvorima podataka Grid uistinu mnogo obećava.Grid omogućuje direktan pristup podacima kao da se sve to nalazi na vašem računalu. Daje čak i pristup kontroliranju uređaja upravljanih 'na daljinu', teleskopa i sl.
Veliki izazov u uspostavljanju Grida dolazi iz jednostavne činjenice:
Resursi su u vlasništvu velikog broja različitih ljudi; to znači da oni postoje unutar različitih administrativnih domena, koriste različite software i predmet su raznih sigurnosnih i pristupnih domena.Siguran pristup
Uzrok nepovjerenja kod monogih ljudi je upravo pitanje sigurnosti rada na Gridu.
Kao ideja rješenja cesto se spominju 3A ( Authorisation, Authentication, Accounting)
Znači, oni bi nadgledali rad Grida. Predstavljaju ovlaštenja, izvorsnost (Što je čije?) te obračunavanje.Upotreba reusrsa
“The fun part!”
Problem koji se javlja je 'Kako izbjeći čekanja?' Radi se na razvijanju softwara koji bi tražio optimalan raspored obavljanja zadataka te na taj način bi se ostvarila učinkovitost Grida.Premoštenje udaljenosti
Bez velike brzine prijenosa podataka sva priča o Gridu pada u vodu. Optimizam daju podaci koji govore da se brzina prijenosa udvostručje svakih 9mj. U 20. godina se brzina rada na mrežama se povećala 3000X.Zadani standardi
Bitno je da 5 različitih znanstvenika ne radi 5 različitih gridova. Sigurno svi ne mogu imati istu viziju dolaska do cilja. Zato postoje određena tijela koja određuju standarde poput Open Grid Forum-a i Globus toolkit-a.2.POJAM GRIDA
Koncept povezivanja sredstava s ciljem ostvarivanja veće računalne moći te boljeg iskorištavanja postojećih sredstava nije novi koncept. Primjer takvog povezivanja su računalni klasteri koji se pojavljuju još u 80-tim godinama prošlog stoljeća. U isto vrijeme pojavljuje se i koncept metaračunala – skupa umreženih raznolikih računalnih sredstava koji pomoću programske potpore (engl. software) djeluju kao jedno. Grid nastaje kao proširenje metaračunarstva na globalna virtualna okruženja. Sam naziv grid dolazi iz vizije da će sva računala svijeta biti povezana, a korisnik će se jednostavno priključivati u takvu veliku zajednicu kao što se priključuje na električnu mrežu (engl. grid).
Grid se definira kao računalna okolina koja omogućava povezivanje raspodijeljenih sredstava u dinamičke zajednice koje se nazivaju virtualne organizacije. Povezivanjem sredstava u grid stvara se privid računala s velikim brojem komponenata: memorije, procesora, spremišta i ostalih uređaja. Dodatno, ostvaruje se bolje iskorištenje pojedinih sredstava te se korisnicima i aplikacijama omogućava transparentan pristup udaljenim sredstvima. U definiciji grida tri su bitna pojma koja su u nastavku detaljnije razmotrena: povezivanje, sredstva i virtualne organizacije.
Razvoj Grida pokrenut je od strane znanstvene zajednice. Glavni cilj Grida je omogućiti udruživanje raspodjeljenih računalnih resursa da bi se dobila veća računalna moć. Grid će stoga najveću primjenu imati u znanstvenoj zajednici i to za aplikacije koje zahtjevaju veliku računalnu snagu. Primjeri znanstvenih aplikacija su: aplikacije iz područja fizike čestica, analiza klime, različite biomedicinske aplikacije.
Pored primjene u znanosti, velike kompanije pokazuju veliki interes za razvoj takozvanih enterprise Gridova. Osnovna namjena enterprise Grida je omogućiti tvrtkama da integriraju svoje računalne sustave te na taj način povećaju iskorištenje resursa.
3.VERZIJE I STRUKTURA GRIDA
Postojeće VERZIJE Grida
Distributed computing:
Predstavlja povezivanje račnalnih resursa na poslu, tvrtki ili akademskoj instituciji. Mreža računala se pritom koristi kao jedan ujedinjen izvor.
Metacomputing:
Ime namijenjeno za posebnu vrstu dijeljenja računalne snage.
Ranije su postojala superračunala čije je «sposobnosti» trebalo učiniti dostupnima drugim umreženim računalima.
Cluster( eng. grozd)
Aktivno u upotrebi. Dolaze u različitim veličinama. Jednostavno se nadograđuju, dodavanjem novih dijelova hardwara.
Peer to peer computing:
Primjer za to je Napster, mjesto na Internetu za razmjenu glazbe. Svatko je mogao staviti i skidati glazbu sa njega.
Skidanjem određenog softwara mogli ste se spojiti na mrežu drugih korisnika koji su koristili iste software.Internet computing:
Kao primjer poslužiti će nam SETI@home
Osnovan je na Sveučilištu Berkly, California. To je virtualno računalo koje analizira podatke Archibo radio teleskopa u Puerto Ricu. Koristeći Internet SETI spaja snage procesiranja vise od 3 000 000 PCa. Radi kao screen-saver program, znači bez ikakvog ometanja pri obavljanju drugih funkcija računala.STRUKTURA GRIDA:
Imamo dvije podjele Grida. Prema prvoj se sastoji od 4 sloja:
1. Network – predstavlja samu osnovu za rad, bez opće povezanosti se nema o čemu dalje pričati
2. Resource – konkretni dijelovi:kompjutori, sistemi za pohranu podataka, katalozi podataka…
3. Middleware – “mozak Grida” To je sloj koji upravlja svime I koordinira rad Grida.
4. Application – sloj koji ce korisnici moći vidjeti, uključuje razne aplikacije I protokole
Druga podjela je na dva dijela:
1. Fizičke komponente ( Fabric)
2. Middleware
2.1. Izvori I povezivanje (resource and connectivity protocols)
2.2. Zajedničke službe (collective service)
4. POVEZIVANJE, SREDSTVA I VIRTUALNE ORGANIZACIJE GRIDAPovezivanje sredstava u gridu se odnosi na omogućavanje pristupa i korištenja udaljenih sredstava. Za razliku od Interneta koji omogućava dohvat udaljenih dokumenata, grid omogućava različite oblike korištenja udaljenih sredstava (npr. izvođenje aplikacija, spremanje podataka, izravan pristup, itd.). Svojstva korištenja sredstava u gridu su: sigurnost, koordiniranost, kontroliranost, fleksibilnost te pružanje određenog stupnja kvalitete usluge (engl. Quality of Service, QoS).
Sredstva u gridu su standardna računalna sredstva: računala, spremišni prostor, računalne mreže. Pored standardnih računalnih sredstava, grid omogućava povezivanje i drugih vrsta uređaja, kao što su: senzori, upravljačke jedinice, različiti mjerni uređaji (mikroskopi, teleskopi, itd.). Svojstva sredstava su: raznorodnost (heterogenost), nepouzdanost (engl. volatile) i raspodijeljenost.
Treći bitan pojam su virtualne organizacije – dinamičke zajednice osoba, organizacija i sredstava. Svrha virtualnih organizacija je stvaranje administrativnih jedinica unutar kojih se dijeli određeni skup sredstava. Virtualne organizacije omogućavaju udruživanje pojedinaca i institucija s istim interesima, npr. udruženja znanstvenika iz srodnog znanstvenog područja. Dinamičnost virtualne organizacije se odnosi na trajanje života virtualne organizacije, broj i uloga članova virtualne organizacije i oblik korištenja sredstava unutar virtualne organizacije.
5. FUNKCIONALNOSTI GRIDA
1. Omogućavanje suradnje raznorodnih sredstava. Grid omogućuje korištenje i suradnju različitih uređaja te različite programske potpore (aplikacija i operacijskih sustava, OS). Za ostvarivanje ove funkcionalnosti nužna je standardizacija protokola, sučelja i modela sredstava.
2. Međuorganizacijsko povezivanje sredstava se odnosi na povezivanje sredstava između više stvarnih organizacija. Pri tome je bitno omogućiti organizacijama da zadrže svoju autonomiju, tj. da mogu definirati koja sredstva i u kojem obliku su dostupna drugim organizacijama i osobama u gridu. Nadalje, za povezivanje informacijskih sustava organizacija potrebno je usvajanje zajedničke informacijske sheme koja će organizacijama omogućiti međusobnu razmjenu i korištenje informacija.
3. Grid sustav optimira korištenje sredstava s aspekta pružatelja sredstava i korisnika. S aspekta pružatelja sredstava grid treba optimirati iskorištenje sredstava (npr. kontroliranjem opterećenja mreže ili računala). S aspekta korisnika grid treba rasporediti zadatke na način da se optimira izvođenje poslova (npr. trajanje izvođenja, trošak, itd.).
4. Grid omogućava definiranje stupnja kvalitete usluge prilikom korištenja sredstava. Kvaliteta usluge odnosi se na dostupnost sredstva, sigurnost i performanse korištenja sredstva koje pružatelj osigurava korisniku. Za ovo svojstvo nužni su mehanizmi za pregovaranje između korisnika i pružatelja usluge te formalizam za izražavanje stupnja kvalitete usluge.
5. Visok stupanj sigurnosti je jedno od najbitnijih svojstava grida jer se radi o izravnom korištenju udaljenih sredstava. Grid treba omogućiti mehanizme za autentikaciju, autorizaciju, detekciju narušavanja sigurnosti (engl. intrusion detection), prijenos ovlasti (engl. delegation), integraciju više sigurnosnih politika (npr. prilikom međuorganizacijskog povezivanja sredstava) te vođenje dnevnika korištenja sredstava (engl. auditing).
6. Izvođenje korisničkih poslova i upravljanje podacima. Prilikom izvođenja poslova grid treba omogućiti izvođenje različitih oblika aplikacija (paralelnih, serijskih, slijeda zadataka - workflow), učinkovito raspoređivanje poslova i ispunjavanje korisničkih zahtjeva (npr. trajanje izvođenja, broj procesora, itd). U slučaju upravljanja podacima, grid mora osigurati učinkovit pristup udaljenim podacima (npr. korištenjem priručnih memorija ili uvišestručavanja), dosljednost (engl. consistency) te integraciju podataka raspodijeljenih u više spremišta.
7. Smanjenje troškova i olakšanje administracije sredstava. Grid se sastoji od velikog broja raspodijeljenih sredstava, pa je i administracija takvog sustava iznimno zahtjevna i osjetljiva na ljudske pogreške. Stoga grid sustav mora ostvariti mehanizme koji će automatizirati i pojednostavniti administraciju sredstava. Ti mehanizmi trebaju olakšati održavanje i grid servisa i samih sredstava.
8. Grid sustav mora imati svojstvo razmjernog rasta (skalabilnost) kako bi omogućio stvaranje velikih, dinamičnih virtualnih zajednica. To znači da pojedine komponente grida moraju biti ostvarene na način da mogu obraditi veliki broj zahtjeva. Primjerice sustav za upravljanje poslova trebaju moći obraditi i do nekoliko desetaka ili stotina tisuća poslova. Komponente trebaju biti ostvarene na necentraliziran način, primjerice korištenjem hijerarhijske arhitekture ili mreža ravnopravnih sudionika (engl. peer to peer, P2P).9. Dostupnost. Sredstva u gridu su po prirodi nepouzdana (engl. volatile), tj. normalna pojava je da neka sredstva jednostavno istupe iz virtualnih organizacija (npr. stolna računala ili računala u učionicama). Stoga grid mora osigurati učinkovite mehanizme za detekciju pogreške i brz oporavak od pogreške.
10.Jednostavnost upotrebe. Kako se očekuje da će grid u budućnosti biti sveprisutan nužno je da rad s grid sustavom bude razmjerno jednostavan. Grid sustav mora osigurati sučelja i alate koji će sakriti složenost cjelokupnog sustava i omogućiti korisnicima jednostavan razvoj i korištenje aplikacija. Usko povezan s zahtjevom jednostavnosti je i zahtjev proširivosti sustava. Grid sustav treba omogućiti jednostavno proširivanje skupa funkcionalnosti. Na taj način se omogućava razvoj dodataka (engl. plug-ins) za pojedina područja primjene koji doprinose skrivanju složenosti grida od krajnjih korisnika.
6. GRID DANAS
Nacionalni – Nastoje se povezati moćni sustavi iz različitih krajeva za rješavanje nekih ključnih problema, primjerice ekološke katastrofe
Privatni – mogu biti koristni u mnogim institucijama poput bolnica, malih poduzeća I sl. Karakterizira iz niska razina središnjeg upravljanja. U daljnjim razvijanjima će ih trebati znatno nadograđivati I unaprijediti
Projektni – Gridovi napravljeni za određenu namjenu I određenom vremenskom razdoblju. Bitno je da se poštuju zadani standardi, a primjere takvih Gridova danas već pronalazimo
Goodwill Grids – primjer već ranije naveden SETI@homeTestbeds
Specijalizirani Gridovi koji su razvijeni za testiranje middlewarea I razvoja aplikacija.
Ograničeni su na manje grupe znanstvenika I projektanata u zadanom vremenu.
Sastoje se od jednog ili više čvorova računala. Svaki čvor sadrži broj računala koji imaju različite uloge.Globus Toolkit
Nastao iz potrebe za standardizacijom u izgradnji Grida. Dva su glavna razloga sto je on općeprihvaćen:
1. ima objektno-orjentiran pristup; može se lako prilagoditi različitim softwerskim sustavima
2. dostupan je besplatno
Grid infrastruktura danas je jedna od temeljnih sastavnica svake moderne e-infrastrukture i zajedno s brzom računalno-komunikacijskom mrežom predstavlja okosnicu informacijsko-komunikacijske infrastrukture potrebne za modernu znanost, istraživanja i obrazovanje, ali i za druge napredne sustave. CRO NGI je cjelovita raspodijeljena računalna okolina koja se prvenstveno sastoji od računalnih (procesorskih) i spremišnih (diskovnih) sredstava. Ta su sredstva smještena u čvorištima koja su zemljopisno raspodijeljena u ustanovama iz sustava znanosti i visokog obrazovanja u Republici Hrvatskoj.
7. CRO-GRID INFRASTRUKTURA
CRO GRID projekt proizlazi iz strateških razvojnih tehnologija u području računalno-mrežnih distribuiranih sustava u svijetu, kao i iz velikih potreba primjene u suvremenom znanstvenom radu i kompetitivnom znanjem vođenom gospodarstvu. Projekt predviđa razvoj, instalaciju kao i testiranje cluster računala i sustava za mrežnu pohranu na relevantnim institucijama, tako da svi znanstveni radnici mogu preko portala CRO GRID-a pristupiti i koristiti distribuirane računalne resurse.
Stvorit će se okruženje za kvalitetan i učinkovit znanstveni rad, kao i testbed za suvremene nove metode i generične grid aplikacije. Razvit će se istaknute testbed aplikacije: CRO GRID Portal, Modeliranje i simulacija savijanja proteina i katalitičke uloge enzima, Indeksiranje web/lokalnih mreža – Data Mining i Optimizacija organizacije transporta.7.1.Infrastruktura (Sveučilišni računski centar, Sveučilište u Zagrebu)
• izgraditi grozdove (engl. cluster) u znanstvenim i akademskim centrima i to u skladu sa sagledivim realnim potrebama na kraju projekta.
• povezati grozdove u mrežu koristeći CARNet i to na način da su na raspolaganju znanstvenoj i akademskoj zajednici te da ih se može ponuditi gospodarstvu.
• osigurati adekvatno obrazovanje.
• povezati se sa sličnim međunarodnim, a posebno europskim inicijativama
Osnovna svrha projekta CRO-GRID Infrastruktura je izgradnja računalne infrastrukture utemeljene na GRID tehnologiji, čime se stvaraju neophodni temelji za ostale projekte CRO-GRID-a.Od 2006. su sva tri hrvatska Grid središta ( FESB, Institut Ruđer bošković, SRCE) primljena kao ravnopravni članovi u europski project EEGE (Enabling Grid for E-sciencE)
Iste godine je SRCE CA primljen u EU grid PMA. Time je ostvaren osnovni preduvjetza uključivanje hrvatskih korisnika I sredstava u globalne Grid sustave.7.2. Posrednički sustavi (FER)
• koristiti MIDARC kao osnovu višeg posredničkog sloja (engl. middleware).
• istražiti i razviti nova svojstva i funkcionalnost posredničkog sloja u skladu s međunarodnim standardima i inicijativama.
• razviti nove, samostalne posredničke komponente i novu potrebnu verziju MIDARC.
• osigurati adekvatno obrazovanje.7.3. Aplikacije ( Institut Ruđer Bošković)
• osposobiti znanstvenu zajednicu za razvoj vlastitih distribuiranih aplikacija.
• razviti model i metodu razvoja distribuiranih aplikacija.
• razviti najmanje 3 vlastite aplikacije i testirati ih na CRO-GRID sustavu.
8.CILJEVI PROJEKTA CRO GRIDA
8.1.CRO-GRID Aplikacije:
• osposobiti znanstvenu zajednicu za razvoj vlastitih raspodijeljenih aplikacija
• razviti model i metodu razvoja raspodijeljenih aplikacija
• razviti najmanje 3 vlastite aplikacije i testirati ih na CRO-GRID sustavu
• ostvariti suradnju sa svjetskim centrima izvrsnosti.
8.2.CRO-GRID Infrastruktura:
• izgraditi grozdove (engl. cluster) u znanstvenim i akademskim centrima i to u skladu sa sagledivim realnim potrebama na kraju projekta
• povezati grozdove u mrežu koristeći CARNet i to na način da su na raspolaganju znanstvenoj i akademskoj zajednici te da ih se može ponuditi gospodarstvu
• osigurati adekvatno obrazovanje
• povezati se sa sličnim međunarodnim, a posebno evropskim inicijativama.
8.3.CRO-GRID Posrednički sustavi:
• koristiti MIDARC kao osnovu višeg posredničkog sloja (engl. middleware)
• istražiti i razviti nova svojstva i funkcionalnost posredničkog sloja u skladu s međunarodnim standardima i inicijativama
• razviti nove, samostalne posredničke komponente i novu potrebnu verziju MIDARC
• osigurati adekvatno obrazovanje.
ZAKLJUČAK
Grid mora osigurati ujedinjavanje heterogenih računalnih resursa. Također korisnicima i pružateljima resursa mora omogućiti definiranje pravila korištenja resursa te optimizirati način korištenja raspodijeljenih resursa. Grid računalna infrastruktura se mora moći integrirati sa postojećim rješenjima, kao što su cluster tehnologije i sigurnosni sustavi.Grid će stoga najveću primjenu imati u znanstvenoj zajednici i to za aplikacije koje zahtjevaju veliku računalnu snagu. Primjeri znanstvenih aplikacija su: aplikacije iz područja fizike čestica, analiza klime, različite biomedicinske aplikacije.
Pored primjene u znanosti, velike kompanije pokazuju veliki interes za razvoj takozvanih enterprise Gridova. Osnovna namjena enterprise Grida je omogućiti tvrtkama da integriraju svoje računaln Izgradnjom prvog Grida u Hrvatskoj dat će se neophodni temelj istraživanjima u području posredničkih sustava i paralelnih aplikacija, odnosno aplikacija koje će nastati zahvaljujući Grid konceptu.Grid tehnologija je osim znanstvenih aplikacija izuzetno zanimljiva za komercijalnu uporabu ICT tehnologije. Rast e-businessa i outsourcinga traži novu operabilnost na heterogenim platformama i raznim mrežnim okruženjima. Visoka kakvoća servisa u dinamičkim virtualnim gospodarskim sredinama je jednako važna kao u znanosti i inženjerstvu. Gospopdarski subjekti počinju uvoditi Grid sustav lokalno, unutar koorporacije u svrhu stvaranja velike uštede na račun optimalnog korištenja postojećih resursa.
LITERATURA
• www.srce.hr• www.mathos.hr
• www.cro-ngi.hr
• www.irb.hr
preuzmi
seminarski rad u wordu » » »
Besplatni Seminarski Radovi