PDF de programación - Grid Computing - Malla de Ordenadores

“ GRID COMPUTING”

MALLA DE ORDENADORES

Introducción

Concepto

Compartir potencia computacional;

Aprovechamiento de ciclos de procesamiento;

El Grid Computing se enmarca dentro de la tecnología de computación

distribuida englobando conceptos como sistemas operativos distribuidos,
programación multiprocesador, redes de ordenadores, computación paralela,
redes de computadoras, seguridad, bases de datos, etc.



El Grid Computing no sólo se trata de compartir ciclos de CPU para realizar
cálculos complejos sino que se busca la creación de una infraestructura
distribuida.

Introducción

Origen y Desarrollo del Grid Computig

Características del Grid

¿Qué es y Para Qué Sirve el Grid Computing?

Un Grid computacional es una infraestructura hardware y software que suministra

al que lo utiliza:

1.

2.

3.

4.

Acceso seguro a todos los niveles: capacidad de cómputo, de integridad de
datos, de seguridad de acceso, etc.

El servicio debe ser consistente, basado en estándares y de esta manera el
acceso y las operaciones sobre el Grid estarán definidos por dichos
estándares evitando la heterogeneidad.

La idea de penetración no es tanto la posibilidad de acceder a cualquier
recurso del Grid sino que una vez conectado desde cualquier punto puede
extraer de éste toda la potencia que requiera.

Por último el acceso y el uso del Grid debe tener un coste económico que
le haga atractivo para que su utilización se universalice.

Campos de Aplicación

Campos de Aplicación

Los posibles campos de aplicación podrían ser:

Supercomputación Distribuída
Simulaciones;
Herramientas de cálculo numérico;
Procesos de análisis de datos;
Extracción de conocimientos de almacenes de datos, etc.

Sistemas Distribuídos en Tiempo Real
Medicina (tratamiento de imagen para visión artificial)

Proceso Intensivo de Datos
Gestores de bases de datos distribuidos

Campos de Aplicación

Servicios Puntuales

Este tipo de aplicaciones son aquellas que permiten acceder a hardware
específico para la realización de labores a distancia.

Entornos Virtuales de Colaboración

Teleinmersión

¿Qué es el Globus?

El Globus es proyecto de investigación y desarrollo enfocado a la aplicación de

los conceptos del Grid;

El proyecto Globus desarrolla software capáz de resolver dificultades técnicas

que aparecen al tratar de implementar el Grid Computing;

Este esfuerzo a nivel de software ha dado como resultado el Globus Toolkit, un

conjunto de servicios y librerías de software capáz de soportar aplicaciones
tipo Grid;

El Toolkit incluye software relacionado con seguridad, información y manejo de

recursos e intercambio de datos;

El software de Globus es libre y está soportado por los sistemas operativos

Linux, Solaris, IRIX, AIX, HPUX, True64,...

Arquitectura del Globus Toolkit v3

Se estructura en varias capas;



La capa inferior es el núcleo donde se encuentran las factorías de recursos, el
servicio de notificaciones, el servicio de persistencia y el servicio de ciclo de
vida;

En la segunda capa se encuentran los servicios de seguridad;

En la tercera capa se encuentran los servicios básicos como la gestión de

trabajos, los servicios de directorio, monitorización, etc.

En el nivel más alto se encuentran los servicios de gestión de grandes

cantidades de datos;

Arquitectura del G.Computing

Arquitectura del G.Computing



La arquitectura propuesta es una arquitectura de protocolos que definen los
mecanismos básicos que permiten a los usuarios y a los recursos negociar,
establecer, gestionar y explotar la compartición de recursos;

Es una arquitectura abierta basada en un estándar que facilita la extensibilidad,

la interoperatibilidad, la portabilidad y la compartición de código;

Arquitectura del G.Computing

En el nivel de infraestructura es donde se encuentran los recursos

computacionales, como son los ordenadores, los clusters, los
supercomputadores, los sistemas de almacenamiento en red, las bases de
datos, etc. ; (suministra los componentes que serán compartidos);

El nivel de conectividad incluye los protocolos de comunicación y seguridad

que permiten a los recursos computacionales comunicarse. La seguridad es un
punto muy importante de la computación en Grid por su propia naturaleza
distribuída ya que se comparten recursos entre distintas organizaciones que
pueden tener distintas políticas de seguridad;

El nivel de recurso se centra en la gestión de un único recurso y permite tener

información y control sobre el mismo.

En este nivel se encuentran los protocolos que permiten obtener la
información de un recurso: las características técnicas, la carga actual, el
precio, etc.

También se encuentran los protocolos que permiten el control del

recurso: el acceso al mismo, el arranque de procesos, la gestión, la parada, la
monitorización, la contabilidad de uso y la auditoria del recurso.

Arquitectura del G.Computing



La capa de recursos engloba todos los servicios que permiten gestionar un
conjunto de recursos. Se encuentran los servicios de directorio, que permiten
localizar los recursos que son de nuestro interés; los schedulers distribuidos,
que permiten asignar las tareas a cada recurso; la monitorización y diagnóstico
de la ejecución de las distintas tareas en que se distribuyen la ejecución de
una aplicación; la contabilidad, que permite calcular el coste de la utilización de
varios recursos heterogéneos, el acceso a datos distribuidos, etc.

El último nivel es el de aplicación donde se encuentran los protocolos que

permiten a las aplicaciones el acceso a la infraestructura del Grid a través de
las distintas capas. Según el tipo de aplicación será necesario conectarse a las
distintas capas o acceder directamente a una de ellas e incluso a la de
infraestructura.

Arquitectura del G. Computing

El servicio de scheduler distribuido es una de las aplicaciones más complejas
de un desarrollo Grid ya que existen tres scheduler distintos: el planificador de
trabajos (Job Scheduler) que intenta maximizar la cantidad de trabajo realizado
(trabajos por unidad de tiempo), el planificador de recursos que intenta
maximizar el uso de los recursos y el planificador de la aplicación que divide la
aplicación en tareas, asigna los recursos para su ejecución y vigila el desarrollo
de los mismos.

Arquitectura

La Capacidad de la CPU Paralela

El atributo común entre los distintos usos es que las aplicaciones se han
escrito para usar algoritmos que pueden dividirse independientemente en
partes de ejecución.

Una aplicación de Grid intensiva de CPU puede pensarse como muchos sub-

trabajos ejecutándose en una máquina diferente en el Grid.

Si estos sub-trabajos no necesitan comunicarse con el otro, la aplicación se

vuelva mas escalable.



La primer barrera depende de los algoritmos usados para dividir la aplicación
entre muchas CPU’s.

La segunda barrera aparece si las partes no son completamente
independientes; esto puede causar contención que puede limitar la
escalabilidad.

Aprovechar los Recursos que no siempre se usan



La máquina en que la aplicación normalmente se ejecuta podría estar
inusualmente ocupada debido a un pico inusual de actividad.

El trabajo en cuestión podría ejecutarse en otra parte en una máquina ociosa

en el Grid.

Hay dos requisitos previos a considerar:

– Primero, la aplicación debe ser ejecutable remotamente.
– Segundo, la máquina remota debe encontrar cualquier hardware especial,

software o requerimientos de recursos impuestos por la aplicación.

Sheduling, Barrido y Reservación

El sistema de Grid es el responsable de enviar un trabajo a una máquina dada

para ser ejecutado.



Los sheluders reaccionan a la disponibilidad actual de los recursos en el Grid.

En un scavengin (Barrido) de un sistema Grid cualquier máquina que se vuelve

ociosa informaría su estado al nodo de administración del Grid.



Los recursos en el Grid pueden reservarse por adelantado para un conjunto de
trabajos. Esto hace para reunir fechas topes y garantizar una calidad de
servicio.

Balanceo de Recursos

Para aplicaciones habilitadas, el Grid puede ofrecer un efectivo balanceo de
recursos mediante la planificación de trabajos de Grid, en máquinas con poca
utilización. Esta facilidad puede mejorar invalorablemente el manejo de picos
de carga de actividad en sectores de una organización más grande. Esto
puede ocurrir de dos maneras:

Un pico inesperado puede ser conducido a máquinas relativamente ociosas en

el Grid.

Si el Grid ya se utiliza totalmente, el trabajo de prioridad más baja que se

realiza en el Grid debe ser suspendido temporalmente o incluso cancelado y
realizado posteriormente para dejar lugar a un trabajo de prioridad mayor.

Sin una infraestructura de Grid, tales decisiones de equilibrio serían difíciles de

priorizar y ejecutar.

Balanceo de Recursos

Confiabilidad



Los sistemas en el Grid pueden ser relativamente baratos y geográficamente
dispersos así si hay algún tipo de falla, no es probable que las otras partes del
Grid sean afectadas.

El software de gestión del Grid puede automáticamente reenviar los trabajos a

otras máquinas del Grid, cuando en una se descubre una falla.

En situaciones criticas de tiempo real, copias múltiples de trabajos importantes

pueden ejecutarse en diferentes máquinas a través del Grid.

Confiabilidad

Planificación de Despliegue

Una de las primeras consideraciones es el hardware disponible y como se

conecta vía una LAN o una WAN.



La organización puede agregar hardware adicional para aumentar la capacidad
del Grid.

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