 |
Общие принципы архитектуры грид-систем
|
|
|
|
В дальнейшем мы сосредоточимся на случае глобального грида (в соответствии с классификацией, приведенной в предыдущем разделе). Для такой системы важнейшим условием эффективной работы является обеспечение взаимодействия (интероперабельности) между различными платформами, языками и программными средами. В сетевой среде интероперабельность подразумевает работу по общим протоколам. Протоколы регламентируют взаимодействие элементов распределенной системы, а также структуру передаваемой информации.
С другой стороны, как уже отмечалось ранее, и как мы более подробно расскажем ниже, функциональной базовой компонентой грид-системы является сервис (служба). Поэтому при формулировке общих принципов построения грида важно определить как структуру протоколов, на которых основана его работа, так и его архитектуру в терминах сервисов. Образно говоря, архитектура грид-систем имеет две «проекции» - протокольную и сервисную.
Структура (стек) протоколов глобального грида
Общая структура глобального грида описывается в виде стека (набора уровней или слоев) протоколов [1]. В такой модели каждый уровень предназначен для решения узкого круга задач и используется для предоставления услуг для более высоких уровней. Верхние уровни ближе к пользователю и работают с наиболее абстрактными объектами, тогда как нижние уровни сильно зависят от физической реализации грид-ресурсов. Полезно иметь в виду, что эта структура аналогична сетевой модели OSI (Open Systems Interconnection Reference Model; модель взаимодействия открытых систем), - абстрактной модели для сетевых коммуникаций и разработки сетевых протоколов (см., например, [38]). В левой части рис. 2 показаны уровни стека грид-протоколов, а справа - четыре аналогичных им уровней модели OSI (всего в стеке OSI семь уровней). Итак, стек грид-протоколов включает:
|
|
|
1. аппаратный уровень (Fabric Layer) составляют протоколы, по которым соответствующие службы непосредственно работают с ресурсами;
2. связывающий уровень (Connectivity Layer) составляют протоколы, которые обеспечивают обмен данными между компонентами базового уровня и протоколы аутентификации;
3. ресурсный уровень (Resource Layer) – это ядро многоуровневой системы,
протоколы которого взаимодействуют с ресурсами, используя унифицированный интерфейс и не различая архитектурные особенности конкретного ресурса;
4. коллективный (Collective Layer) уровень отвечает за координацию использования имеющихся ресурсов;
5. прикладной уровень (Application Layer) описывает пользовательские приложения, работающие в среде виртуальной организации; приложения функционируют, используя протоколы, определенные на нижележащих уровнях.
Рис.2 Стеки протоколов грид-системы и сетевой модели.
Аппаратный уровень: управление локальными ресурсами
Аппаратный уровень обеспечивает доступ к распределенным ресурсам, необходимый протоколам более высокого уровня. Как уже неоднократно отмечалось, спектр возможных ресурсов весьма широк - это могут быть компьютеры, устройства массовой хранения данных, каталоги, сетевые ресурсы и т. п.
При этом ресурс может быть логической сущностью (например, распределенной файловой системой) или физической (например, кластером компьютеров). Реализация такого ресурса может включать внутренние протоколы (например, NFS (Network File System) или протокол управления кластером), однако подобные протоколы не включаются в стек грида. Компоненты аппаратного уровня реализуют локальные операции, специфические для каждого данного ресурса (логического или физического). Этот уровень по своим функциям аналогичен канальному уровню модели OSI и, по существу, представляет собой набор интерфейсов для управления локальными ресурсами.
|
|
|
Связывающий уровень: коммуникации и безопасность
Коммуникационные протоколы связывающего уровня (Connectivity) должны обеспечивать надежный транспорт и маршрутизацию сообщений, а также присвоение имен объектам сети, а протоколы аутентификации этого уровня, основываясь на коммуникационных, предоставляют криптографические механизмы для идентификации и проверки подлинности пользователей и ресурсов. Инфраструктура поддержки включает централизованную выдачу сертификатов, управление сертификатами и ключами и т. д.
|
|
|
