网格体系结构——五层沙漏模型

网格的基本概念
• 虚拟组织实例——飞机联合设计
– 目标：完成下一代超音速飞机可行性研究 – 方法：整个飞机的多学科高精度仿真
• 整合由不同参与者开发的所有软件组件 • 软件组件运行在各参与者的机器上 • 访问适当的设计数据库，以及分布的其它数据
网格的基本概念
• 虚拟组织实例——大规模在线游戏
– 由许多虚拟世界组成的大规模Internet游戏
• 资源能以标准的方式透明访问，而不需要考虑其物理 位置和实现方法
– 应用模式的挑战
• 单用户 vs 多用户 • 性能敏感 vs 成本敏感 • 服务质量 • 记帐
网格的基本概念
• 虚拟组织中的共享关系实例
– 物理组织
• AirCar，Boeing，CyclesRU
– 虚拟组织
• VO-Space：
• 每个虚拟世界有自己的自然法则和因果关系，每个虚 拟世界还有大量的居民，居民之间可以交互，可以从 一个虚拟世界迁移到另一个虚拟世界，虚拟世界可能 会按照需求扩张以容纳增长的居民。
• 仿真：增加模拟虚拟世界自然法则的新仿真技术，仿 真过程之间需要合作以模拟当虚拟世界发生冲突时发 生的情景
网格的基本概念
– 层次体系结构 – 开放网格服务体系结构OGSA – OGSI→WSRF（WS－Resource Framework）
八十年代中后期 九十年代中期 2001
2002
自治多域服务联
2004
合计算
元计算
• 不同数量和类型的参与者; • 不同的行为类型; • 互操作的持续时间和规模不同; • 访问的资源不同
– 相同点
• 拥有不同优先级的彼此不信任的参与者为了共同完成任务都需要 共享资源
• 被共享的资源不仅是简单的文件资源,还包括软件资源,计算资源, 数据资源,传感器资源,网络资源,通信资源等.
网格的基本概念
对非集中控制的资源进行协调 (2)… using standard, open, general-purpose protocols and interfaces
使用标准的、开放的、通用的协议和接口 (3)… to deliver nontrivial qualities of service (QoS)
网格的基本概念
• 共享关系带来的技术挑战
– 计算模式
• C/S模式 • P2P模式
– 资源的异构性和多样性
• 程序,文件,数据,计算机,传感器,网络等
– 对资源的高级\精确的控制功能
• 包括细粒度的多所有者的访问控制、授权、本地和全 局策略的应用
网格的基本概念
• 共享关系带来的技术挑战
– 资源虚拟化为服务
Boeing
VO-space中的参与者 可以运行程序A
VO-Cycles中的参 与者可以使用空闲
CPU周期
AirCar
CyclesRU
Grid的三要素
Ian Foster
What is the Grid? —A Three Point Checklist July 20, 2002
A Grid is a system that: (1) coordinates resources that are not subject to centralized control …
网格体系结构—— 五层沙漏模型
网格的基本概念
• 网格
– 建立在高性能通信网基础上实现虚拟组织之间资 源共享的基础设施和计算平台
– 网格的物理基础是高性能通信网 – 网格应用面向的是动态多机构虚拟组织 – 网格的关键是解决资源共享的问题 – 网格本身是网络基础设施，也是计算平台
• 网络就是计算机（SUN）
提供非平凡的服务质量
网络计算体系结构的发展
• 五层沙漏结构 • 开放网格服务体系结构OGSA
– Open Grid Service Architecture
• Web Service 资源框架WSRF
– Web Service Resource FrameWork
网络计算体系结构的发展（续）
• 网格计算体系结构
• 虚拟组织概念
– 共享规则
• 资源提供者和资源消费者需明确仔细的定义共享什么, 谁可以共享,以及共享时所要满足的条件.
– 由这些共享规则定义的一组个体和/或机构形成” 虚拟组织”(virtual organizations, VO)
网格的基本概念
• Grid的定义
– Coordinated resource sharing and problem solving in dynamic, multiinstitutional virtual organizations.
• 虚拟组织实例——分析探测器结果数据
– CERN的主要探测器LHC的探测结果 – 来自世界上几百所大学和科研单位的上千位物理
学家聚到一起来设计、创建、操作和分析探测结 果 – 集中了相关的计算资源、存储资源和网络资源， 组建了可以分析PB数据量级的数据网格
网格的基本概念
• 虚拟组织概念
– 上述实例的不同点
– 作用：使用不同位置(AirCar，Boeing)的程序和数据设计先进的航天 工具．
– 性质：国际性虚拟组织
• VO-Cycles:
– 作用:把未使用的计算周期聚集到一个本地服务提供者(CyclesRU， Boeing)以便完成计算密集型任务
虚拟组织中的共享关系
VO-space中的参与者 可以运行程序B和D
– 动态多机构虚拟组织 中的协同资源共享与 问题解决
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Ian Foster
Senior Scientist, Mathematics & Computer Science Division, Argonne National Laboratory Professor, Department of Computer Science, The University of Chicago
网格的基本概念
• 虚拟组织实例——新建工厂
– 工厂建设位置所涉及的复杂金融预测模型.由应用服务提 供商ASP提供
– 存放企业历史数据和信息的企业数据库存放在一个存储服 务提供商(SSP)管理的存储系统
– 参加决策的部门首脑们处于不同的城市,需要交互\协作地 对厂址进行讨论
– ASP可以根据需要从按需计算周期(Cycles)提供商获得额 外的计算能力