Puesta a punto de un centro de recursos GRID utilizando Midleware GLITE 3.0

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1 Puesta a punto de un centro de recursos GRID utilizando Midleware GLITE 3.0 Autores Maikel Isover Domínguez García* Daniel López Aldama* Alejandro Hurtado Turiño* Francisco Fernández Nodarse** Henry Ricardo Mora* Alejandro González García* Manuel Fernández Rondon* * Centro de Gestión de la Información y Desarrollo de la Energia (CUBAENERGIA) ** CITMATEL 1 Introducción Antecedentes La tecnología GRID surge del nuevo paradigma de computación distribuida propuesto por Ian Foster y Carl Kesselman a mediados de los 90. Se basa fundamentalmente en el acceso remoto a recursos computacionales, y su tecnología estándar es el Globus Toolkit. Su objetivo es permitir gestionar y distribuir la potencia de cálculo disponible, de tal forma que los usuarios se beneficien de la potencia de ordenadores infrautilizados que se encuentran dispersos geográficamente. Éstos ceden parte de sus recursos para procesar aplicaciones con funciones de cálculo avanzadas. Gracias a la tecnología GRID, el usuario puede utilizar toda la red o redes de ordenadores para solicitar la potencia que necesita de otros equipos que no trabajan al máximo de sus posibilidades para que les preste esos recursos sobrantes. De esta manera el usuario podrá acceder a un supercomputador virtual con la potencia suficiente para realizar de forma sencilla los cálculos avanzados. Es decir, si el usuario necesita más memoria RAM y más disco duro 1

2 para almacenar un trabajo no hace falta que lo haga en el de su propio equipo, sino que puede utilizar el de los otros ordenadores de la red GRID. La tecnología GRID es un paso más allá de Internet, pues incorpora gran ancho de banda, alta velocidad de procesado, y bases de datos de gran tamaño con recursos disponibles para la industria, los científicos y los ciudadanos en general. La interconexión entre ordenadores usando la tecnología Grid permite a un número elevado de usuarios obtener información sin determinar a qué ordenador quieren conectarse. Las aplicaciones que se beneficiarán con esta tecnología cubren diversas áreas científicas, como por ejemplo: la Salud, la Astronomía, la Física, el Análisis Financiero, Biomedicina, Altas Energías, Clima, etcétera. El uso de la tecnología GRID como plataforma para soportar la explotación y el acceso a recursos e-science, sean estos aplicaciones paralelizadas para el cálculo científico, sean repositorios de multimedias interactivas que pueden complementar el desarrollo de cursos a distancia, sean bases de datos ó también laboratorios virtuales, u otros, contribuye al proceso de socialización de la información y el conocimiento de las más diversas áreas científicas. Proceso, además, de significativa importancia para aquellas instituciones escasamente dotadas de recursos tecnológicos propios para impulsar el desarrollo de determinadas áreas científicas que los requieren y oportunidades para el acceso a estos recursos ya existentes en instituciones que ofrecen compartirlos y al know-how, y para el desarrollo de redes humanas que puedan colaborar en desarrollos de infraestructura GRID y recursos e-science nacionales e internacionales, fomentando de tal forma nuevos métodos de investigación colaborativa global e-sience. Un ejemplo de este proceso de investigación colaborativa global e-sience lo constituye el recién iniciado proyecto EELA - E-INFRASTRUCTURE SHARED BETWEEN EUROPE AND LATIN AMERICA [1] cuyo propósito es, a través de Acciones Soporte Específicas, traer a países de América Latina con menos experiencia y recursos al nivel de los desarrollos europeos en términos de la e-infraestructure. Con el alcance de la estabilidad de la infraestructura de las redes a través de los proyectos ALICE y RedCLARA, el foco de EELA estará en la infraestructura GRID y las aplicaciones e-sience relacionadas. Los objetivos del proyecto EELA están enfocados en dos áreas principales: creación de una red humana en e-sience y direccionamiento de los desarrollos tecnológicos que harían disponibles operaciones GRID en la región. Para la incorporación a este proceso estas instituciones con menos experiencia y recursos han de seguir como estrategia válida la siguiente: disponer la capacitación en los centros de recursos e-science de terceros, de sus recursos humanos especializados en el área informática para el acceso y uso de dichos recursos; éstos especialistas, entonces, se encargarían de transmitir sus experiencias y de capacitar a los especialistas, técnicos e investigadores vinculados a las áreas científicas a las cuales corresponden estos recursos disponibles para su uso, bien en sus propios centros de recursos e-science creados oportunamente aún a una escala mínima para el entrenamiento sistemático, ó accediendo a los centros de recursos de terceros, siempre que las condiciones tecnológicas lo permitan; e incorporar a estos recursos humanos ya capacitados a los nuevos desarrollos de infraestructura GRID y recursos e-science. 2

3 2 Proyecto Ramal para la creación de un centro de recursos GRID. La incorporación de instituciones del CITMA a este proceso de investigación colaborativa global e-sience, como parte del desarrollo de la Red de Ciencias que este Ministerio gestiona y en el marco del proyecto: Creación, puesta a punto y en explotación de un centro de recursos e- Science soportado en plataforma GRID [2] a ejecutarse en el período , constituye un elemento estratégico ineludible dado por el impacto que ello ha de tener en la eficiencia y eficacia de las actividades que éstas realizan en las más diversas áreas científicas, las que requieren del uso de tecnologías de punta, en lo fundamental las que hacen disponible una potencia de cálculo distribuida y de procesamiento y almacenamiento compartido a a través de 3

4 dominios geográficos y administrativos; repercutiendo en los niveles de calidad y competitividad de sus productos, servicios y tecnologías. El Objetivo General del proyecto es crear capacidades humanas y tecnológicas, en instituciones del CITMA, para el acceso y uso de recursos e-science alojados en centros de recursos soportados en infraestructura GRID; y los Objetivos Específicos son: Crear capacidades en especialistas informáticos para el acceso y uso de recursos e- Science alojados en centros de recursos disponibles. Crear un centro propio de recursos e-science. Poner a punto y en explotación recursos e-science en el centro de recursos propio. Capacitar a especialistas e investigadores vinculados a áreas científicas que requieren el uso de recursos e-science disponibles. Esperándose los siguientes resultados: Entrenados especialistas informáticos en el acceso a centros de recursos e-science de terceros y uso de recursos e-science en ellos instalados. Creada la arquitectura tecnológica para el centro propio de recursos e-science. Instalados en el centro propio de recursos e-science una aplicación en la temática de Biomedicina y recursos e-science para soportar el desarrollo de cursos a distancia. Entrenados especialistas, técnicos e investigadores que requieren del uso de la aplicación y recursos e-science instalados en el centro propio de recursos e-science. En este proyecto piloto se proponen participen las siguientes CUBAENERGIA, BIOINFO (del InsTEC), CITMATEL e ICIMAF. instituciones del CITMA: 3 Estructura, Componentes y Servicios que forman la GRID. Estructura La GRID en general, como muestra la figura 1, está formada por los siguientes componentes genéricos: 4

5 Usuarios: Son los que interactúan con las diferentes aplicaciones montadas sobre una arquitectura de componentes y servicios común (midleware). Son caracterizados por ser una población grande y dinámica, poseer diferentes cuentas de acceso en uno o varios sitios, ser dueños de datos personales y confidenciales y estar marcados con diferentes privilegios. Estos pueden formar parte de grupos de colaboración y/o pertenecer a diferentes grupos dotados a su vez de distintas formas de uso y acceso a las aplicaciones y servicios. Grupos: Son los que definen la membresía de los usuarios y agrupan a los mismos según las categorías definidas en los diferentes grupos. Sitios: Los sitios son los también denominados centros de recursos y los que van proporcionar el soporte para los grupos y los usuarios. A la interacción entre todos estos componentes es a lo que llamamos GRID. Membresía Usuarios s Grid Grupos Acceso Sitios s Soporte Figura 1: Estructura General. Midleware glite El elemento común que da soporte y permite acceso a los recursos en la GRID es el llamado midleware. Existen varios tipos de plataformas de servicios entre los que están GLOBUS, GILDA y más recientemente glite. El middleware glite es el empleado actualmente por muchos proyectos y es en sí una plataforma Orientada a Servicios Gris para proveer los procesos necesarios para la gestión de computación distribuida y recursos de almacenamiento y otros así como los servicios relacionados a la seguridad, auditoria e información. La arquitectura de glite está compuesta por un número de servicios y componentes de alto nivel que pueden ser instalados individualmente en computadoras dedicadas (nodos) o combinados entre sí de diferentes formas para satisfacer determinados requerimientos del sitio. En la siguiente figura podemos ver la forma estándar en que se distribuye la instalación de los diferentes servicios. 5

6 Figura 2: Forma estándar de instalación de servicios. Servicios y Componentes Los servicios y componentes de glite están agrupados en categorías según la función que realicen. En la figura 3 se puede ver bien los grupos de servicios. Los servicios más significativos son: UI (User Interface) Servidor de interfaz de usuario. Proporciona funcionalidad de acceso a la GRID ya sea por linea de comando, web o cualquier otro mecanismo que se implemente. Debe combinar todos los clientes que permitan acceso a usuarios a los servicios en la GRID. LB (Logging and Bookkeeping) Mantiene un registro del estatus de los trabajos que se están corriendo en la GRID. 6

7 Figura 3: Grupos de servicios según funciones. WMS (Workload Management Service) Servicio de administración de carga de trabajos. Se encarga de manejar el envío de trabajos a la GRID. R-GMA (Registry Servers and Schema Server) Es usado para guardar la información de los productores y consumidores de servicio. Lleva a cabo un monitoreo de cada servicio en la GRID. LFC (Local File Catalog) Lleva un registro de la ubicación de los ficheros. AMGA (ARDA Metadata Grid Application) Servicio de metadatos. En resumen es un servicio que le permite a los trabajos acceder a bases de datos y hacer uso de ellas. BDII (Berkely Database Information Index) Sistema que recolecciona información relacionada con el estado de los recursos. FTS (File Transfer Service) Servicio encargado de la transferencia de ficheros. IO (Input Output) Servidor dedicado a la entrada y salida de datos entre los servicios de transferencia, catálogos e información con los demás elementos. CE (Computing Element) Servidor cuyo propósito principal es el de distribuir los trabajos en los diferentes nodos con los cuales tenga registro. SE (Storage Element) Servidor que gestiona el almacenamiento de la información. 7

8 Actualmente la versión del midleware que se usa es la 3.0 y es estable en Linux con kernel v Sitio GRID CITMA. El sitio GRID que implementan algunas organizaciones del CITMA tiene como objetivo brindar servicios y dar soporte principalmente a las entidades que pertenezcan a la Organización Virtual CITMAGrid, creada para garantizar la membresía y privilegios de los usuarios que usen las aplicaciones que se monten en los nodos de trabajo. El sitio GRID en general está planificado atendiendo a la siguiente planificación: grid0 UI grid1 CA Repositorios NTP grid2 R-GMA grid3 VOMS ICIMAF CE & WN grid4 LB WMS BDII grid5 LFC FTS grid6 IO BIOINFO CE & WN grid7 CE WN grid8 WN CUBAENERGIA CITMATEL SE A continuación se presenta una tabla con la descripción de la arquitectura tecnológica del sitio en CUBAENERGIA. 8

9 Computer Name Grid0 PC CPU RAM HD Servicios Instalados Dell PowerEdge 1400 PIII 1,4 GHz Grid1 ASUS Celeron D 2.4 GHz Grid2 ASUS Celeron D 2.4 GHz Grid3 ASUS Celeron D 2.93 GHz Grid4 ASUS Celeron D 2.93 GHz Grid5 ASUS Celeron D 2.93 GHz Grid6 ASUS Celeron D 2.93 GHz Grid7 Aopen PIII 450 MHz 512 Mb SCSI 3 x 18.4 Gb 40 Mb User Interface Rep, CA RGMA VOMS+MyProxy BDII+WMS+LB LFC + FTS CE+WN WN Bibliografía [1] EELA Project, Contract , September 2005, European Commission, 6 th Framework Programme for Research, Technological Development and Demonstration. [2] Manuel Fernández Rondón, Alejandro González García. Creación, puesta a punto y en explotación de un centro de recursos e-science soportado en plataforma GRID. Proyecto Ramal, Programa Ramal de la Ciencia, CITMA,

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