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Introdução à Computação em GradeIntrodução à Computação em Grade
Porto Alegre, Maio/2006
Centro Nacional de Supercomputação
CESUP/RS
Realização:
Projeto GradeUFRGS
Material pertencente ao Projeto GradeUFRGS
Fornecer informações iniciais sobre:
• Conceitos de computação em grade e suas aplicabilidades;
• Infra-estrutura necessária para a computação em grade.
Introdução à Computação em Grade
Introdução à Computação em Grade
OBJETIVOS
COMPETÊNCIAS
• Entender a analogia entre Energy Grid e Grid Computing;
• Identificar as diferenças entre grid e Internet;
• Entender o papel de cada item identificado como premissa básica em uma
grade computacional;
• Entender os passos para habilitar-se ao uso de uma grade computacional;
• Entender uma abstração de passos para execução de uma aplicação em
ambiente de grade computacional;
• Entender o conceito de grade computacional e sua aplicabilidade.
Energia sobdemanda Energia sobdemanda
VISÃO DO USUÁRIO
• desconhece detalhes técnicos sobre geração, transmissão e distribuição de energia;
• interesse em ter sua necessidade por energia elétrica atendida.
• desconhece detalhes técnicos sobre geração, transmissão e distribuição de energia;
• interesse em ter sua necessidade por energia elétrica atendida.
Eletric GridEletric Grid
Energia sobdemanda Energia sobdemanda
VISÃO DO USUÁRIO
Computaçãosob demanda Computaçãosob demanda • desconhece detalhes técnicos
sobre software, hardware, rede, gerenciamento de recursos;
• interesse em ter sua necessidade por computação atendida.
VISÃO DO USUÁRIO
VISÃO DO USUÁRIO
• desconhece detalhes técnicos sobre software, hardware, rede, gerenciamento de recursos;
• interesse em ter sua necessidade por computação atendida.
Computaçãosob demanda Computaçãosob demanda
Grade ComputacionalGrade Computacional
Computação em Grade
Aplicabilidade
Computação em Grade
Aplicabilidade
Grid Computing
Infra-estrutura de:•Software;•Hardware;•Telecomunicações;•Definições administrativas.
Permitindo
Compartilhamento de recursos heterogêneos e geograficamente distribuídos de maneira coordenada.
Computaçãosob demanda Computaçãosob demanda
Premissas Básicas de Construção.
Como
Como
Grid Computing
Usuário pertence a comunidade;Usuário treinamento básico;Usuário necessita de credenciais de acesso à grade;
Usuário acessa portal;Usuário utiliza grade submetendo job e obtendo informações.
Computaçãosob demanda Computaçãosob demanda
Premissas Básicas de Utilização.
Visão do usuário
Premissas de Construção
+
Premissas de Utilização Sistema
único
Grid ComputingComputação
sob demanda Computaçãosob demanda
Visão do Usuário.
Como
São iguaisInternet? Grid?
Cluster?Internet? Grid?
Cluster?
Grid Computing
Internet
Grid e Cluster são diferentes plataformas para execução de aplicações paralelas.
Internet suporte para serviços como www, e-mail, ftp.
suporte para serviços como video-conferência, hdtv,
voIP e grade.gradeinternet
Cluster
Não, não são!
Computação em Grade
TelecomInfra-estrutura
Computação em Grade
TelecomInfra-estrutura
Conexões com elevadas taxas de transferência de dados.
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
• conexões com elevadas taxas de transferência.
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
Heterogeneidade de recursos computacionais - tanto local quanto distribuídos.
Computação em Grade
HardwareInfra-estrutura
Computação em Grade
HardwareInfra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos.
Department Grid
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
Alta dispersão geográfica com diferentes níveis de agregação de recursos.
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos.
Department Grid
Campus Grid
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
Alta dispersão geográfica com diferentes níveis de agregação de recursos.
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos.
Alta dispersão geográfica com diferentes níveis de agregação de recursos.
Department Grid
Campus Grid
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
RegionalGrid
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos.
Regional Grid
NationalGrid
Department Grid
Campus Grid
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
Alta dispersão geográfica com diferentes níveis de agregação de recursos.
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
National GridRegional Grid
Department Grid
Campus Grid
InternationalGrid
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos.
Alta dispersão geográfica com diferentes níveis de agregação de recursos.
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
National GridRegional Grid
Department Grid
Campus Grid
International Grid
IntercontinentalGrid
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos.
Alta dispersão geográfica com diferentes níveis de agregação de recursos.
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
Computação em Grade
Organização Funcional
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica.
Normalmente, as VO são
formadas em função de
interesses comuns.VO EUA
VO Michigan
VO California
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
Grupo de instituições agregadas sob as mesmas políticas de compartilhamento de recursos.
VO = domínio administrativo
Computação em Grade
Organização Virtual
Infra-estrutura
Computação em Grade
Organização Virtual
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO).
Recursos compartilhados entre VO´s: disco, processadores, memória, dados, aplicações, etc.
Aplicação do domínio EUA é
disparada na VO MICHIGAN
utilizando discos da VO
TEXAS, memória e
processadores das VO´s
MICHIGAN e CALTECH e
dados de todas as VO´s.VO EUA
VO Michigan
VO California
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
Computação em Grade
Recursos Compartilhados
Infra-estrutura
Computação em Grade
Recursos Compartilhados
Infra-estrutura
Aplicação do domínio EUA é
disparada na VO MICHIGAN
utilizando discos da VO
TEXAS, memória e
processadores das VO´s
MICHIGAN e CALTECH se
estas permitirem.
Controle é definido pela VO local através de definições administrativas (políticas de uso dos recursos).
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos.
Regras de utilização de recursos da VO. Define-se “O QUE”, “QUANDO”, “ONDE”, “QUEM”, “QUANTO”.
VO EUA
VO Michigan
VO California
TeraGridTeraGridTeraGridTeraGrid
Computação em Grade
Política de Uso
Infra-estrutura
Computação em Grade
Política de Uso
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
+ =
Portal Middleware Grade
Recursos de software para construção, configuração e operação de um grid.
Computação em Grade
Software
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software
Infra-estrutura
Acessado através de URL.
Requer senha de acesso.
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Ponto de entrada do usuário na grade. “Esconde” do usuário aspectos técnicos computacionais.
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Cadastro de recursos e usuários. Acessado através de URL;
Requer senha de acesso.
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Ponto de entrada do usuário na grade. “Esconde” do usuário aspectos técnicos computacionais.
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Cadastro de recursos e usuários.
Acessado através de URL;
Requer senha de acesso;Informações sobre
recursos e serviços disponíveis.
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Ponto de entrada do usuário na grade. “Esconde” do usuário aspectos técnicos computacionais.
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Disparo e monitoramento de jobs.
Informações sobre recursos.
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Cadastro de recursos e usuários;
Acessado através de URL;
Requer senha de acesso;
Ponto de entrada do usuário na grade. “Esconde” do usuário aspectos técnicos computacionais.
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Disparo e monitoramento de jobs.
Informações sobre recursos.
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Cadastro de recursos e usuários;
Acessado através de URL;
Requer senha de acesso;
Ponto de entrada do usuário na grade. “Esconde” do usuário aspectos técnicos computacionais.
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Portal
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Security Infrastructure; Information Management; Resource Management; Data Management.
Não é uma solução completa!Não é uma solução completa!
Globus Toolkit
Conjunto de serviços, ferramentas e aplicações voltadas para construção e utilização em ambiente grid.
Computação em Grade
Software - Middleware
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Middleware
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Resource Management
Service
Data Management
Services
Security Infrastructure
Information Management
Serviços do Globus
Conjunto de serviços, ferramentas e aplicações voltadas para construção e utilização em ambiente grid.
Computação em Grade
Software - Middleware
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Middleware
Infra-estrutura
• conexões com elevadas taxas de transferência;• recursos computacionais heterogenêos;• alta dispersão geográfica;• múltiplos domínios administrativos (VO);• compartilhamento de recursos;• políticas de uso de recursos.
Não é uma solução
completa!
Não é uma solução
completa!
Gerenciador de Fila de Jobs
Protocolos Sistema Operacional
SoluçõesComplementares
Conjunto de serviços, ferramentas e aplicações voltadas para construção e utilização em ambiente grid.
Computação em Grade
Software - Middleware
Infra-estrutura
Computação em Grade
Software - Middleware
Infra-estrutura
1 Contate o admin da VO.
2 Admin da VO solicita certificado digital do usuário.
?
OK AutoridadeCerficadora
OKIduser, senha,
3
Admin retorna id, senha e certificado digital do
usuário.
4 Usuário com direitos de acesso ao grid através do portal.
Passos para habilitar-se ao uso do grid.
Computação em Grade
Associando-seà Grade
Computação em Grade
Associando-seà Grade
1. Acesso ao portal, informando usuário e senha.
Certificado do usuário é verificado e uma credencial temporária é gerada
Portal
1
Computação em Grade
Executando Job
Computação em Grade
Executando Job
Portal
1 2
2. Usuário executa arquivo de configuração com os parâmetros de execução da aplicação desejada.
1. Acesso ao portal, informando usuário e senha.Computação em Grade
Executando Job
Computação em Grade
Executando Job
Portal
ResourceBroker
3
1 2
3. Solicitação de execução da aplicação é recebida por um módulo “Resource Broker”.
1. Acesso ao portal, informando usuário e senha;
2. Execução de arquivo de configuração da aplicação.Computação em Grade
Executando Job
Computação em Grade
Executando Job
Portal
Serviço de Informações
ResourceBroker
1 2
3
4
4. “Resource Broker” consulta serviços de informações sobre recursos computacionais disponíveis.
1. Acesso ao portal, informando usuário e senha;
2. Execução de arquivo de configuração da aplicação;
3. Resource Broker recebe solicitação de execução.
Computação em Grade
Executando Job
Computação em Grade
Executando Job
Portal
Serviço de Informações
ResourceBroker
1 2
3
4 5
5. Serviço obtém informações a respeito dos recursos computacionais do grid.
1. Acesso ao portal, informando usuário e senha;
2. Execução de arquivo de configuração da aplicação;
3. Resource Broker recebe solicitação de execução;
4. Resource Broker consulta informações.
Computação em Grade
Executando Job
Computação em Grade
Executando Job
Portal
Serviço de Informações
ResourceBroker
1 2
3
4 5
6
6. “Resource Broker” dispara a aplicação nos recursos computacionais selecionados.
1. Acesso ao portal, informando usuário e senha;
2. Execução de arquivo de configuração da aplicação;
3. Resource Broker recebe solicitação de execução;
4. Resource Broker consulta informações;
5. Serviço de informações obtém dados sobre recursos.
Computação em Grade
Executando Job
Computação em Grade
Executando Job
7. Portal obtém informações sobre aplicações do usuário.
Portal
Serviço de Informações
ResourceBroker
1. Acesso ao portal, informando usuário e senha;
2. Execução de arquivo de configuração da aplicação;
3. Resource Broker recebe solicitação de execução;
4. Resource Broker consulta informações;
5. Serviço de informações obtém dados sobre recursos;
6. Resource Broker dispara execução de aplicação.
1 2
3
4 5
6
7
Computação em Grade
Executando Job
Computação em Grade
Executando Job
“system that support parallel execution of applications in
distribuited heterogeneous resources, offering
consistent and inexpensive access to those resources
independently of physical location”
(Ian Foster).
Computação em Grade
Conceituando...
Computação em Grade
Conceituando...
BIBLIOGRAFIAIntrodução à Computação em Grade
Introdução à Computação em Grade
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