Архитектура Грид

Грид состоит из четырёх слоёв:

1) Пользовательские интерфейсы, приложения и среда решения задач (problem -solving envieronment)

2) Средства разработки, программные модели, языки программирования

3) Промежуточное программное обеспечение (middleware) Грид: 1) управление ресурсами 2) фиксация информации и её обнаружение 3) программное обеспечение безопасности 4) доступ к памяти 5) различные службы (вычислительные и коммуникационные)

4) Неоднородные ресурсы и инфраструктура сетей

Грид вычисления должны решать такие задачи, как:

1) запуск и выполнение заданий

2) управление данными

3) формирование потоков работ (workflow)

4) работа в режиме on-line в совместных проектах

Типы приложений в Грид и пользовательские профили:

1) Грид как большой компьютер, то есть доступ одного пользователя к большой суперкомпьютерной мощности для решения его задачи

2) Грид как коллекция научных данных (требуется обеспечение доступа к большим объёмам научных данных (результатов экспериментов, астрономических наблюдений и т.д.), рассредоточенных по различным научным центрам, оптимизация при передаче этих данных и их обработке)

3) Единое информационное пространство и виртуальные организации (обеспечение одновременной работы большого количества пользователей в некоторой предметной области и/или организации с доступом к общим данным, с разделением ресурсов и взаимодействием пользователей через Грид)

4) Семантический Грид – Грид как всемирное хранилище знаний (географически распределенная база знаний, поддерживающая интеллектуальный информационный поиск, извлечение знаний из " сырых" данных (data mining), принятие решений)

Эти приложения требуют большей, чем имеется сегодня, вычислительных мощностей, а также стандартизации и унификации интерфейсов для достижения интеграции отдельных служб и обеспечения координации в работе.

Грид вычисления выполняют эффективный поиск в больших массивах данных (как текстовых, так и мультимедийных), требующий распараллеливания и процессов вычислений и операций ввода/вывода.

Развитие инфраструктуры Грид включает технологии создания приложений для:

1) проблемных областей, являющихся распределёнными, мобильными и изменяющимися. Такие приложения требуют создания соответствующих абстракций (системы понятий), позволяющих их структурировать и описывать взаимодействие и координацию в достижении целей.

2) области интеграции распределённых разнородных компонент, поддержка реконфигурации компонент и их исполнения в системах различного масштаба.

3) систем, поддерживающих совместную работу, где динамические изменения могут происходить в составе рабочей группы, а отдельные пользователи могут включаться в неё или покидать группу.

Грид позволяет внедрить такую перспективную технологию, как компонентное программирование, которое позволяет строить приложения различной степени сложности и " гранулярности", упрощает доступ к пакетам прикладных программ. Компонентная модель позволяет провести чёткое разделение между вычислениями и взаимодействием, что очень важно с учетом неоднородности программных компонент Грид. Неоднородность обусловливает трудности взаимодействия, динамической модификации и реконфигурации.

Данная технология поддерживает все этапы жизненного цикла приложения (от спецификации и проектирования, генерации кода до конфигурирования и сопровождения).

Она должна обеспечивать:

1)Спецификацию приложения в терминах множества компонент

2) Чёткое разделение описаний структуры и поведения приложения, вычислительной части и взаимодействий

3) Иерархическое представление приложения с отображением вышележащих слоёв на нижележащие слои. Возможность изменения этого отображения, в том числе в процессе обработки данных

4) Возможность отображать уровень приложения на уровень оборудования, тем самым решая задачу распределения нагрузки в системе

5) Поддерживать координацию распределённых сущностей, их адаптацию к окружению, динамическую реконфигурацию

6) Поддерживать сервисы инфраструктуры распределённых систем (управление событиями, именами, транзакциями, создание " мостов" между разными распределёнными системами (между Грид-системами))

Важными понятиями являются паттерны, шаблоны (формы) и каркасы (skeleton). Они позволяют использовать как ранее описанные структуры, так и поведение. Таким образом, постепенно формируется " виртуальная библиотека" общих компонент вычислительного характера и типовых взаимодействий, доступная различным разработчикам.

Паттерны применяются в распределённых системах и хранятся в репозиториях (базах) программных шаблонов, с указанием необходимых атрибутов, что позволяет создавать их и управлять ими в течение всего жизненного цикла – от проектирования до выполнения. Паттерны допускают различные реализации и различную степень автоматизации их использования.

Отображение программных моделей на нижележащие слои компонент и компьютерных платформ требует использования гибких средств конфигурирования и сопровождения, динамической реконфигурации. Это должно обеспечиваться хорошим взаимодействием со слоем промежуточного программного обеспечения, с механизмами описания ресурсов и отыскания сервисов, с управлением в процессе выполнения программ и мониторингом служб.