Permite compartir recursos en forma coordinada y controlada para resolver problemas en organizaciones multiinstitucionales

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1 The Anatomy of the Grid Enabling Scalable Virtual Organization Autores : Ian Foster, Carl Kesselman y Steven Tuecke GRIDS y Organizaciones Virtuales Permite compartir recursos en forma coordinada y controlada para resolver problemas en organizaciones multiinstitucionales dinámicas. Complementa las tecnologías existentes de computación distribuida GRIDS y Organizaciones Virtuales El web cambió radicalmente la forma cómo se intercambiaba la información La tecnología de GRID y en particular las organizaciones virtuales (VO) cambiarán radicalmente la forma cómo se resuelven los problemas. Las VO hacen posible la existencia de grupos diversos de organizaciones y/o individuos para compartir recursos en forma controlada, de forma tal que los miembros puedan colaborar para lograr una meta común. GRIDS y Organizaciones Virtuales La compartición de recursos es condicional: cada propietario coloca sus recursos a la disposición de otros, sujeto a restricciones sobre dónde, cuándo y qué se puede hacer. Puede variar dinámicamente en el tiempo. Esto implica que se necesitan mecanismos para descubrir y caracterizar la naturaleza de las relaciones que existen en un instante de tiempo en particular. 1

2 GRIDS y Organizaciones Virtuales El compartir puede combinarse y se pueden estar usando a la vez varios recursos pertenecientes a distintas organizaciones. El mismo recurso puede estarse usando de distintas formas por distintas organizaciones virtuales. Se propone una arquitectura abierta basada en estándares. Esto facilita: extensibilidad, portabilidad, interoperabilidad, etc. Define protocolos que describen los mecanismos básicos por medio de los cuales los usuarios de las VO establecen relaciones conducentes a compartir recursos (sharing relationships) Se definen servicios para abstraer detalles específicos de los recursos que se comparten. También se pueden construir APIs y Software Development Kits, los cuales proveen las abstracciones necesarias para construir aplicaciones complejas que usen el GRID. APIs y SDK pueden acelerar el desarrollo del código, mejorar la portabilidad, el reuso del código, etc. 2

3 (estructura, cimientos): Interfaces para el control local. En este nivel están los recursos de acceso compartido: recursos de cómputo, de almacenamiento, de red, BD, sensores, etc. Un recurso puede ser una entidad lógica (un FS distribuido, un cluster de computadoras) o física. Este nivel implementa operaciones sobre recursos específicos. Dichas operaciones son el resultado de operaciones, para compartir recursos, que se invocan en niveles más altos. (estructura, cimientos): Interfaces para el control local. De deben implementar como mínimo dos tipos de mecanismos: Consulta: permiten descubrir la estructura del recurso, su estado y capacidades (por ejemplo si pueden reservarse) Gestión del recurso: resto de operaciones que se pueden realizar sobre c/recurso en particular. (estructura, cimientos): Interfaces para el control local. Recursos de Cómputo: Consulta: características de hw y sw, carga actual, estado de la cola de procesos, etc. Gestión: Iniciar programas, monitorear y controlar la ejecución de los procesos, mecanismos de reservación. (estructura, cimientos): Interfaces para el control local. Recursos de Almacenamiento: Gestión: recuperar e introducir archivos, leer y- o escribir partes del archivo, controlar la cantidad del recurso que es asignado a los datos (espacio, ancho de banda de la red, etc). Consulta: determinar las características de hw y sw, información relevante sobre la carga: espacio en disco disponible, utilización del ancho de banda, etc. 3

4 (estructura, cimientos): Interfaces para el control local. Recursos de Red: Gestión: proveen control sobre los recursos asignados a las transferencias a través de la red (establecer prioridades, reservar, etc.) Consulta: características de la red y carga. : define los protocolos de comunicación y autenticación que se requieren para las transacciones a través de la red. Protocolos de comunicación: facilitan el intercambio de los datos entre los recursos del nivel de estructura. Protocolos de autenticación: proveen mecanismos seguros para verificar la identidad de los usuarios y los recursos. Protocolos de comunicación: deben manejar transporte, routing, naming. Las alternativas existentes son utiles, pero no se descarta la creación de protocolos en el futuro que se adapten mejor a la dinámica de la red. Entre las alternativas existentes tenemos: IP (Internet), TPC y UDP (transporte), DNS (Aplicación), etc. 4

5 Protocolos que se encargan de la seguridad: muchos de los estándares existentes son de utilidad, no obstante se requieren de nuevas soluciones con las siguientes características: Single sign on: Los usuarios debería hacer log on una sola vez y luego tener acceso, sin intervenciones adicionales, a los múltiples recursos del GRID definidos en el nivel de estructura. Delegación: un usuario debe ser capaz de dotar a un programa con derechos para que se ejecute en su nombre. El programa estará así en capacidad de utilizar recursos sobre los cuales el usuario tiene acceso autorizado. Opcionalmente, el programa podría delegar un subconjunto de tales derechos a otro programa. Integración con varias soluciones locales de seguridad: Cada site o proveedor de recursos debe tener sus soluciones de seguridad local (kerberos, Unix). Las soluciones del GRID deben ser capaces de interoperar con estas soluciones. Relaciones basadas en la confianza: Si un usuario va a necesitar recursos de múltiples proveedores, el sistema de seguridad no debe exigir la interacción o cooperación de tales proveedores para configurar el sistema de seguridad. : Manejo de recursos en forma individual. Se apoya en los protocolos del nivel anterior para definir protocolos (y APIs y SDKs) que permiten la negociación segura, el monitoreo, control, contabilidad y pago de sharing operations. Ofrece operaciones sobre recursos en forma individual. 5

6 Invocan operaciones del nivel de estructura para acceder y controlar recursos en forma individual. Las operaciones de este nivel están relacionadas con recursos de forma individual; ignoran aspectos tales como: estados globales, acciones atómicas, etc. El uso de los recursos como grupos forma parte del nivel. Se distinguen dos clases de protocolos: Protocolos de Información: se usan para obtener la estructura y el estado de los recursos. Ejem: configuración, carga, política de uso. Protocolos de Gestión: permiten negociar el acceso a un recurso compartido especificando: Requerimientos especiales: QoS, reservación Las operaciones que serán efectuadas: creación de procesos, acceso a los datos, etc. Los protocolos de gestión debe garantizar que se cumplan las políticas bajo las cuales se comparten los recursos (las operaciones que se efectuan sobre los recursos deben ser consistentes con tales políticas). Se deben considerar aspectos de contabilidad, pago, monitorear el status de una operación, etc. Los protocolos deben ofrecer al menos la misma funcionalidad que se ofrece en el nivel de estructura. A la lista de funcionalidades se agrega la semántica de al menos una vez para muchas operaciones, con un reporte de errores que indique cuando fallan las operaciones. 6

7 : define los protocolos, APIs y SDKs, que no están asociados con ningún recurso en particular sino que son de naturaleza global y capturan las interacciones entre conjuntos de recursos. Implementan una amplia gama de sharing behaviors sin colocar requerimientos adicionales en los recursos que se comparten. Entre los servicios que se implementan se tienen: Servicios de directorio Co-asignación, scheduling, brokering services. Monitoreo y diagnóstico Replicación de datos Modelos de Programación Software Discovery Community authorization servers Contabilidad y pago Servicios de colaboración Servicios de directorio: permiten a los participantes de la VO descubrir la existencia y/o propiedades de los recursos. Co-asignación, scheduling, ruptura (brokering services): permiten a los participantes solicitar uno o varios recursos para un propósito específico. Permiten la planificación de tareas en recursos adecuados. (AppleS, Condor-G) Monitoreo y diagnóstico para detectar fallas, sobrecarga, ataques de seguridad, etc. 7

8 Replicación de datos: se encargan de la administración réplicas para mejorar el desempeño y la confiabilidad. Modelos de Programación. Software Discovery: descubren y seleccionan la mejor implementación de software y la mejor plataforma de ejecución para el problema que se resuelve (Netsolve, Ninf) Community authorization servers: hacen cumplir las políticas que gobiernan el acceso a los recursos. Contabilidad y pago: recogen información sobre el uso de recursos para propósitos de contabilidad, pagos y/o colocar límites en el uso de recursos. Servicios de colaboración: soportan el intercambio de información dentro de potencialmente grandes comunidades de usuarios, ya sea de forma síncrona o asíncrona. Los componentes o servicios de este nivel se pueden adaptar a los requerimientos de una comunidad de usuarios específica o dominio de aplicación. También se pueden implementar servicios de un propósito más general Aplicaciones Se trata de las aplicaciones propias de las organizaciones virtuales. Se construyen invocando servicios de los niveles inferiores 8

9 Otros Puntos de Vista La Grid es la próxima generación de Internet: No es una alternativa, es más bien un conjunto de protocolos y servicios adicionales construidos sobre Internet, que soportan la creación y uso de ambientes adecuados para el cómputo intensivo y para compartir datos. Es una fuente de ciclos ociosos: el GRID implica acceso controlado a los recursos. Se tienen políticas que restringen el acceso de acuerdo al grupo, tipo de pago, etc. Otros Puntos de Vista Requiere de un SOP distribuido: el software de GRID debe definir servicios típicos de un SOP a instalarse en cada sistema participante. Estos servicios incluyen: serv. de nombres, seguridad, transparencia, etc. Desde este punto de vista el papel del software de GRID es definir una máquina virtual. El modelo más apropiado es un conjunto de protocolos que ofrecen servicios. La gran heterogeneidad presente (física y administrativa) hace que la transparencia total no sea factible. Otros Puntos de Vista Requiere de nuevos modelos de programación: El GRID introduce grandes desafíos (heterogeneidad, rendimiento, etc) que no se encuentran en computadores paralelos, pero el problema básico de programación es el mismo. Se pueden usar técnicas clásicas de abstracción, encapsulado, programación por objetos. Pueden surgir otros modelos. Otros Puntos de Vista Hace innecesaria la existencia de supercomputadores: muchos problemas requieren todavía de plataformas fuertemente acopladas, con latencias bajas y anchos de banda altos; el GRID puede aumentar las demandas a estos recursos haciendo más fácil su acceso. 9

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