Sistemas de Grid Computing

Introducción a Grid Computing

• El Grid Computing se enfoca en la creación de una infraestructura distribuida que permite compartir potencia computacional y aprovechar ciclos de procesamiento.
• Engloba conceptos como sistemas operativos distribuidos, programación multiprocesador, redes de ordenadores, computación paralela, redes de computadoras, seguridad y bases de datos.

Características del Grid

• Acceso seguro a todos los niveles: capacidad de cómputo, integridad de datos, seguridad de acceso, etc.
• Servicio consistente basado en estándares, evitando la heterogeneidad.
• Penetración no limitada: una vez conectado, se puede extraer toda la potencia que se requiera.
• Acceso y uso económico, atractivo para su universalización.

Campos de Aplicación

• Supercomputación Distribuida: simulaciones, herramientas de cálculo numérico, procesos de análisis de datos, extracción de conocimientos de almacenes de datos, etc.
• Sistemas Distribuidos en Tiempo Real: medicina (tratamiento de imagen para visión artificial), proceso intensivo de datos, gestores de bases de datos distribuidos.
• Servicios Puntuales: acceso a hardware específico para la realización de labores a distancia.
• Entornos Virtuales de Colaboración: teleinmersión.

El Proyecto Globus

• El Globus es un proyecto de investigación y desarrollo enfocado en la aplicación de los conceptos del Grid.
• Desarrolla software capaz de resolver dificultades técnicas que aparecen al tratar de implementar el Grid Computing.
• El proyecto ha dado como resultado el Globus Toolkit, un conjunto de servicios y librerías de software capaz de soportar aplicaciones tipo Grid.

Arquitectura del Grid 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.
• La arquitectura se estructura en varias capas:
  • Capa de infraestructura: recursos computacionales, como ordenadores, clusters, supercomputadores, sistemas de almacenamiento en red, bases de datos, etc.
  • Capa de conectividad: protocolos de comunicación y seguridad que permiten a los recursos computacionales comunicarse.
  • Capa de recursos: gestión de un único recurso, información y control sobre el mismo.
  • Capa de recursos engloba: servicios que permiten gestionar un conjunto de recursos.
  • Capa de aplicación: protocolos que permiten a las aplicaciones el acceso a la infraestructura del Grid.

Arquitectura del Globus Toolkit

• Se estructura en varias capas:
  • Capa inferior: núcleo donde se encuentran las factorías de recursos, el servicio de notificaciones, el servicio de persistencia y el servicio de ciclo de vida.
  • Segunda capa: servicios de seguridad.
  • Tercera capa: servicios básicos como la gestión de trabajos, los servicios de directorio, monitorización, etc.
  • Nivel más alto: servicios de gestión de grandes cantidades de datos.

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.

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.

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.
• Es primordial entender también como los departamentos de una organización interactúan, operan y contribuyen al todo.

Adhesión de Donantes y Usuarios

• Un Grid ofrece la capacidad para la administración de la organización reaccionando más rápidamente, en cuanto a cambios de utilización de recursos, prioridades y política.
• La identidad de máquina se establece y registra con la información de autenticación pertinente.
• El administrador del Grid debe estar de acuerdo con el administrador de la máquina donante sobre el ID's de usuario, software, derechos de acceso, y cualquier restricción de política.