PDF de programación - Grid Computing para Cálculo Intensivo

Universidad Nacional del Nordeste

Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura

Trabajo Final de Aplicación

Grid Computing Para Cálculo Intensivo

Aguilar Gladys Carolina L.U.: 33.902

Prof. Coordinador: Agr. Castor Herrmann

Prof. Orientador: Mgter. David Luis la Red Martínez

Licenciatura en Sistemas de Información

Corrientes - Argentina

2006

A mi familia por su apoyo incondicional

Prefacio

Este trabajo trata aspectos fundamentales relacionados con el estudio del
software de Grid Computing, el cual permite, por ejemplo, el desarrollo de
aplicaciones orientadas a la realización de cálculos intensivos.

En el contexto actual de la llamada Socieda de la Información y del Co-
nocimiento resulta cada vez más necesario disponer de sistemas informáticos
distribuidos, multiplataforma, con acceso desde las Intranets y la Internet,
para mejorar la gestión de las organizaciones, la transparencia de las mismas,
la participación de los ciudadanos en el control de gestión, la automatización
de ciertos trámites y gestión de información a través de las redes de datos,
especialmente las Intranets de las organizaciones y la Internet, mejorando asi-
mismo la toma de decisiones y el uso eficiente de los recursos.

El objetivo inicialmente planteado fue la realización de un Sistema Grid
desarrollado en Java, mediante la cual los usuarios podría hacer peticiones
para calcula el número e.

El otro objetivo fue comprobar que el Globus Toolkit (plataforma de soft-
ware) permite la utilización en paralelo de la capacidad computacional de los
diferentes componentes que forman parte del grid.

Estos objetivos planteados al inicio del trabajo, fueron totalmente cumpli-

dos.

Clasificación del Trabajo

Utilización de software de base que permite el desarrollo de servicios Grid.

Desarrollo de una Servicio Grid para el cálculo del número e

Etapas de Desarrollo

• Se ha efectuado una amplia recopilación bibliográfica específica de los
temas pertinentes a la tarea planificada y a los productos de software
que se emplearon para la concreción del Trabajo Final.

• Se realizaron las traducciones de los manuales correspondientes a la he-
rramienta de desarrollo WebSphere Studio Application Developer, ver-
sión 5.0 para Windows y versión 5.1.2 para Linux.

vi

• Como consecuencia de las gestiones realizadas por el Profesor Orienta-
dor ante IBM Argentina se han recibido materiales tanto en CD’s como
en libros de dicha empresa, en el marco del Scholars Program de la mis-
ma, destinado a Universidades de todo el mundo; se destacan por ser
necesarios para la realización del presente Trabajo Final los referentes al
producto de software WebSphere Studio Application Developer v. 5.0 y
5.1.2.

• Se ha realizado un detallado estudio del lenguaje Java, utilizándose la

versión JDK 1.4.

• Se ha realizado un detallado estudio del entorno de trabajo Scientific
WorkPlace 2.5.0 para la escritura del libro correspondiente al informe
final.

• Se ha realizado el estudio del software que permite la creación de servicios

Grid, Globus Toolkit v.4.

• Se ha realizado el estudio del software Eclipse, que permite realizar las
configuraciones necesarias para lograr el archivo GAR (archivos de ser-
vicios grid).

• Se ha realizado el correspondiente testeo de la aplicación, utilizando una

máquina como servidor grid y otra como cliente.

• Una vez finalizada la aplicación se realizó la grabación en DVD de todo
el material correspondiente al trabajo final: una versión de la aplicación,
otra referente al libro en formato Latex y el PDF generado. También se
icluyólos instaladores de los productos

utilizados para el desarrollo.

Objetivos Logrados

Se han alcanzado plenamente la totalidad de los objetivos planteados para

el presente trabajo.

Organización del Informe Final

El informe final comprende un libro impreso y un DVD, además de un

resumen y de un resumen extendido.

El libro impreso está organizado en capítulos, los que se indican a conti-

nuación:

vii

• Introdución: presenta una visión general de los sistemas Grid.
• Estándares abiertos: presenta una descripción de los Estándares Abier-

tos tomados como base para crear los servicio web.

• Definición del caso para el Grid: define cada uno de los diferentes grados

de adopción a ser implementados en un sistema Grid.

• Selección de las herramientas: describe cada una de las herramientas

utilizadas para la creación del servicio grid.

• Descripción de la aplicación: detalla los aspectos más significativos de la

aplicación desarrollada utilizando las facilidades antes mencionadas.

• Conclusiones: presenta las conclusiones a las que se ha llegado al

finalizar el presente trabajo.

El DVD, adjunto al libro impreso, contiene lo siguiente:

• Instaladores del software utilizado.
• Resúmenes del trabajo realizado.
• Libro del informe final.
• Presentación para la defensa final.
• Aplicación desarrollada.

Aguilar Gladys Carolina
Licenciatura en Sistemas de Información
Universidad Nacional del Nordeste
L.U.: 33902
Prof. Orientador: Mgter. David Luis La Red Martínez
Corrientes; 04 de Diciembre de 2006

viii

Índice General

1 Introducción

1.1 Concepto de Grid Computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Qué Es el Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2 Lo que el Grid no es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.3 Beneficios Que Ofrece el Grid Computing . . . . . . . .
1.2 Lo Que el Grid Computing Puede Hacer . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Aprovechamiento de los Recursos Que No Siempre Se
Usan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 La Capacidad de CPU Paralela
. . . . . . . . . . . . .
1.2.3 Las Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.4 El Acceso a los Recursos Adicionales
. . . . . . . . . .
Balanceo de Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.5
1.2.6
Confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.7 Administración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3
¿Para Qué Sirve el Grid Computing? . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Arquitectura del Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Aplicaciones y Servicios en El Grid . . . . . . . . . . . . . . .
Supercomputación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.1
1.5.2 Proceso Intensivo de Datos
. . . . . . . . . . . . . . . .
Los Conceptos y Componentes del Grid . . . . . . . . . . . . .
1.6.1 Los Tipos de Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.2 Computación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.3 Almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.4 Las Comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.5 El Software y las Licencias
. . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.6 El Equipo Especial, Capacidades, Arquitecturas, y Po-
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
líticas
Los Trabajos y las Aplicaciones
. . . . . . . . . . . . .
Scheduling, Reservación, y Barrido . . . . . . . . . . .

1.6.7
1.6.8

1.6

ix

1
1
2
5
5
6

9
11
12
12
13
14
14
16
19
20
22
23
24
24
25
25
27
28

29
29
31

x

ÍNDICE GENERAL

1.7
Intragrid a Intergrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8 Planificación del Despliegue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8.1
1.8.2 Organización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9 Componentes del Software Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
1.9.1 Componentes de Administración:
Software Servidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.2
1.9.3
Software de Sumisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.4 Administración del Grid Distribuido . . . . . . . . . . .
1.9.5
Schedulers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.6 Las Comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9.7 Observación, Dirección, y Desición . . . . . . . . . . . .
1.10 Los Tipos de Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.1 Grid de Información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.2 Grid de Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.3 Grid de Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.11 Usar un Grid: Perspectivas de Usuario . . . . . . . . . . . . . .
1.11.1 Conectar e Instalar el Software de Grid . . . . . . . . .
1.11.2 Registrarse En el Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
1.11.3 Solicitar y Realizar Trabajos.
1.11.4 Configuración de Datos
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.11.5 Monitoreo del Progreso y Recuperación . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.11.6 Reservar Recursos
. . . . . .
1.12.1 Planeación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12.2 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12.3 Matriculación de Dirección . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12.4 Certificado de Autoridad . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12.5 Administración de Recursos
. . . . . . . . . . . . . . .
1.12.6 Compartir Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.13 Usar Un Grid:Una Perspectiva del Diseñador de la Aplicación
1.14 ¿Qué No Puede Hacer el Grid Computing?
. . . . . . . . . . .

1.12 Usar un Grid: La Perspectiva de Un Administrador

2 Estándares Abiertos

2.1 GLOBUS Alliance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Open Grid Service Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Modelo de Programación de OGSA . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
¿Cuáles Son Los Objetivos de OGSA? . . . . . . . . . . . . . .
2.4.1 Arquitectura:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3 Open Grid Services Infrastructure
2.4

32
35
35
35
36
36
37
38
39
39
40
41
42
42
44
45
46
46
47
47
50
50
52
52
52
53
54
55
57
57
58
58

61
61
61
63
64
65
65

ÍNDICE GENERAL

2.5
¿Qué Plataformas? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6 Web Service: Servicios Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Invocación de un servicio Web . . . . . . . . . . . . . .
2.6.1