Computacion Grid Rf

Grupo GRIAS [Ing.Manuel Bolaños González]Grupo GRIAS [Ing.Manuel Bolaños González]Programa Ingeniería de SistemasPrograma Ingeniería de Sistemas

UNIVERSIDAD DE NARIÑO

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www.udenar.edu.co COMPUTACIÓN GRID

COMPUTACIÓN GRID



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• Definición

• Organización virtual

• Qué se puede hacer con una Grid?

• Porqué surge el Grid?

• Conceptos fundamentales

• Arquitectura básica

• Componentes de una Grid

• Cómo funciona la Grid?

• Diferencias Grid/Cluster/P2P

• Ventajas y desventajas de una Grid

• Aplicaciones

¿De qué hablaremos?



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• Una Grid es un sistema de computación que permite cooordinar computadoras de diferente hardware y software con el propósito de procesar una tarea que demanda gran cantidad de recursos y poder de procesamiento.

• Facilita la posibilidad de compartir, acceder y gestionar información, mediante la colaboración de varios nodos (computadoras que forman la Grid).

Definición



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• La computación Grid permite la integración de recursos heterogéneos, geográficamente distribuidos, para ejecutar aplicaciones paralelas y distribuidas de gran escala, en ciencia, ingeniería y comercio. Los sistemas Grid actuales son entornos altamente variables, hechos de una serie de organizaciones independientes que comparten sus recursos para crear lo que se conoce como Organización Virtual (Virtual Organization, VO).

Definición



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www.udenar.edu.co Organización Virtual



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• Se pueden reutilizar los recursos, ejecutar un trabajo el cual puede estar desarrollándose en diferentes máquinas de la malla computacional y al finalizar, los resultados se agrupan para ser devueltos al usuario final.

• Una organización adscrita a una malla computacional puede tener dificultades de almacenamiento, problema que puede ser resuelto, haciendo uso de las bondades de la malla computacional.

¿Qué se puede hacer con una Grid?



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• En ámbitos científicos, la cantidad de datos a procesar es ingente y sobrepasa la capacidad de cómputo de los recursos de cada institución.– BioInformática: genoma humano, proteínas..

– Medicina: diagnóstico, digitalización…

– Física: aceleradores de partículas…

– Nanotecnología: nuevos materiales…

– Ingeniería: simulación, análisis de fallos…

– Medio ambiente: clima, predicción

terremotos, inundaciones…

¿Porqué surge el Grid?



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• 1989: primera propuesta, CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas),

Tim Berners-Lee y Robert Cailliau

• Primeros servidores web en

laboratorios de Física europeos

¿Porqué surge el Grid?



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1. Compartición de recursos2. Acceso seguro3. Uso de recursos4. El fin de las distancias5. Estándares abiertos

El Global Grid Fórum se encarga de esta tarea– Se considera al estándar OGSA (Open GRID Services

Architecture) la clave del Grid en el futuro.– El Globus Toolkit es un middleware que se ha convertido

en estándar de facto, desarrollado por I.Foster y C.Kesselman.

Conceptos fundamentales



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• La arquitectura Grid estándar propuesta es abierta y se compone de 5 capas: – Infraestructura

– Conectividad

– Recurso

– Recursos (o Colectiva)

– Aplicación

Arquitectura básica



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www.udenar.edu.co Componentes de una Grid

CEAdministrador de

Trabajos

WMS

Manejador de Carga

WN 1 WN 2 WN N

UI

Interfase de Usuario

CA (VOMS)

Seguridad no replicada

MyProxy

Activo durante toda la tarea

LFC

Catálogo de Datos

SE

Bases de Datos

R-GMA

Monitor

Centros de Procesamiento



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• Elemento de Computo (Computing Element - CE) • Sistema Manejador de cargas de Trabajo (Workload

Management System - WMS).• Interfaz de Usuario. (User Interface – UI)• Autoridades Certificadoras (Certification Authorities – CA).• MyProxy.• Arquitectura Relacional de Monitoreo Grid (Relational Grid

Monitoring Architecture – R-GMA).• Catálogo de Archivos (File Catalogue) y Elementos de

Almacenamiento (Storage Element – SE).

Componentes de una Grid



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• Un usuario tiene un problema con unas necesidades computacionales que le sobrepasan

• Implementa un “job” que se pueda ejecutar en el Grid

• Se conecta al Grid por medio de una interfaz software que ejecuta en su equipo (capa de aplicación)

¿Cómo funciona la Grid?¿Cómo funciona la Grid?



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• El usuario debe validarse correctamente para asegurar la seguridad (capa de conectividad)




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• Tras validarse, el usuario se podrá comunicar con el núcleo del Grid, el Resource Broker (capa de Recursos), que se encarga de buscar los recursos óptimos en cada caso.




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• El Resource Broker consulta al Information Service acerca de los recursos disponibles en el Grid; y al Replica Catalog para conocer donde se localizan los datos existentes




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• Una vez localizados los recursos que más nos convienen (capa de Infraestructura), el Resource Broker le envía el job, y se ejecuta.




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• En cualquier momento, el usuario puede consultar al Resource Broker por el estado del proceso.

• Cuando se ha terminado de ejecutar el job, el RB nos devuelve los resultados.


Resultado



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Un Grid no es un cluster de ordenadores (en un Grid puede haber integrados muchos o ningún cluster).

Se puede considerar a la tecnología GRID como una versión mejorada de P2P. Permite compartir todos los recursos de un equipo (no sólo ficheros) y garantiza calidades de servicio no triviales. Además es multipropósito.

Diferencias Grid/Cluster/P2P



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• Gran poder de procesamiento

• Aprovechamiento de recursos existentes.

• No hay limite por espacio físico.

• Brinda flexibilidad ante posibles fallos.

• Ahorro en costos.

Ventajas de una Grid



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• Internet, conexión las 24 horas los 365 días del año con banda ancha, seguridad informática.

• Aun no existen muchas aplicaciones que hagan uso de la potencia de

un Grid.

• Dificultad para sincronizar los procesos de todos los equipos.

• Su utilidad se limita para procesamiento en paralelo. Por ahora no es apto para bases de datos transaccionales ni para el procesamiento complejo en serie.

• Algunos tipos de aplicación no pueden ser puestos en forma paralela. Aquí existe el dilema de que tipo de problema se puede resolver con el Grid y cual no.

Desventajas de una Grid



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www.udenar.edu.co Aplicaciones

• Actualmente existen un gran número de aplicaciones reales que usan computación Grid, mayoritariamente en el ámbito científico-académico.

• Aunque existe muchos Grids para tipos específicos de aplicaciones en todo el mundo, el objetivo es la construcción de un GRID Mundial.

• Los usuarios se conectarían a la “GRID” y accederían a la capacidad de cómputo y de almacenamiento que precisen sin preocuparse de dónde se genera.



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Proyectos que usan Grid:

USA◦NASA Information Power Grid◦DOE Science Grid◦NSF National Virtual Observatory◦NSF GriPhyN◦DOE Particle Physics Data Grid◦NSF TeraGrid◦DOE ASCI Grid◦DOE Earth Systems Grid◦DARPA CoABS Grid◦NEESGrid◦DOH BIRN◦NSF iVDGL

EUROPA◦ EGEE(CERN)◦ DataGrid(CERN)◦ EuroGrid(Unicore)◦ DataTag(CERN)◦ Astrophysical Virtual◦ Observatory ◦ GRIP (Globus/Unicore)◦ GRIA (Aplicaciones industriales)◦ GridLab (Cactus Toolkit) ◦ CrossGrid (Componentes de infraestructura) ◦ EGSO (Física solar)◦ UK e-Science Grid◦ NorduGrid(Noruega y Suecia)



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• Los experimentos en el Gran Acelerador de Hadrones (LHC - Large Hadron Collider) producirán 15 petabytes (15 millones de gigabytes) de datos por año, que deberán ser almacenados, respaldados y disponibles para los más de 7.000 científicos alrededor del mundo. Para manejar esta inmensa carga computacional, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas CERN trabaja con grupos en todo el mundo para construir un sistema informático para el LHC.

La Computación GRID mundial para el LHC integra almacenamiento y poder de procesamiento alrededor del mundo para el uso de los físicos de LHC y es todo un paso adelante en la tecnología de computación distribuida.

Aplicaciones



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• Access Grid: es un conjunto de recursos hardware y de software que se utilizan para facilitar la interactividad humana a través de redes multicast con interfaces middleware, facilitando la colaboración entre espacios físicos y remotos.

• Access Grid: Infraestructura de tecnologías software que permite unir espacios de trabajo activos y distribuidos para soportar colaboración distribuida en ciencia, ingeniería y educación integrada, proporcionando perfecto acceso a los recursos de la tecnología Grid.

Aplicaciones - ACCESS GRID



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• Permitir a las personas la interacción con los recursos Grid y la utilización de la tecnología Grid para soportar colaboración entre grupos a distancia:

– Seminarios y conferencias distribuidas– Participación remota en foros de debate– Visitas a sitios virtuales– Demostraciones distribuidas complejas basadas en Grid

• Una de las características que distinguen al Acces Grid es el proporcionar una ambiente rico de colaboración a través de múltiples proyectores, pantallas y cámaras.

Objetivo



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– Permitir colaboración e interacción entre grupos• Conexión de grupos y gente mediante el Grid

– Mejora de la experiencia del usuario: ir más allá de la teleconferencia

• Proporcionar sensación de presencia• Soporte de modalidades de interacción natural

– Proporcionar experiencias colaborativas y visuales complejas entre múltiples sitios

Métas de Access Grid



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• Para crear este entorno se deben tener en cuenta el espacio, la instalación del equipamiento, construcción y configuración de un Nodo Access Grid.

• El Nodo Access Grid se compone de cuatro secciones:

• Sistema de Audio• Sistema de Vídeo• Sistema de Visualización y• Red

Nodo Access Grid



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• Espacios diseñados para interacción entre grupos

• Audio manos libres• Múltiples flujos de audio y

video• Amplio campo visual

Micro ambiente(sobremesa)

Micropresentador

Cámarapresentador

Cámara audiencia

Nodo Access Grid



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• Power Point compartido• Pantallas de gran formato• Streams múltiples de audio y video• Soporte a reuniones distribuidas

Nodo Access Grid



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• Co presencia con grupos remotos• Gran calidad de audio y video asequible• Operación multi-modo

Nodo Access Grid



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www.udenar.edu.co Nodo Access Grid



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www.udenar.edu.co Videoconferencia Access Grid vs. Videoconferencia convencional

Videoconferencia Access Grid: Características

Videoconferencia Convencional:

CaracterísticasRequiere Redes de Banda Ancha (tales

como Internet 2, Geant)

Requiere Redes convencionales: Internet,

RDSI, ADSL

Redes Multicast Redes Broadcast

Múltiples recursos software open source

Requiere múltiples recursos hardware Requiere escasos recursos de hardware

Streaming múltiple de audio y vídeo

Proyección de excelente calidad de imagen

en grandes dimensiones

Imagen de calidad variable en pequeñas

dimensiones

Espacios colaborativos virtuales complejos Espacios colaborativos virtuales simples

Gran interactividad Interactividad limitada



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Diseño/organización de un aula/nodo Access GridSistema de Vídeo: Disposición



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Diseño/organización de un aula/nodo Access GridSistema de Audio: Disposición



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Diseño/organización de un aula/nodo Access GridSistema de Visualición: Disposición



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• DÍAZ GARZÓN, Weimar. Realidad de la computación Grid en América Latina, Reality of computation Grid in Latin America. Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá.

• FERREIRA, Luis, Fabiano Lúchese. Tomoari Yasuda, Chin Yau Lee, Carlos Alexandre Queiroz, Elton Minetto, Antonio Mungioli. Grid Computing in Research and Education. International Technical Support Organization. April 2005.

• FOSTER Ian, KESSELMAN Carl y TUECKE Steven. The anatomy of the grid - Enabling scalable virtual organizations. International Journals Supercomputer application. 2001.

• http://www.accessgrid.org

• http://euroag.accessgrid.org/ - European Access Grid

• http://www.ap-accessgrid.org/ - Asia Pacific Access Grid

• Access Grid: “Building an Access Grid Node”. http://www.accessgrid.org/release_docs/1.0/building/book1.htm

• Access Grid Toolkit: http://www-unix.mcs.anl.gov/fl/research/accessgrid/

• Access Grid Tutorials: http://webct.ncsa.uiuc.edu:8900/public/AGIB/

• Access Grid: Guide to the Remote PowerPoint Presentation Tool:http://www.accessgrid.org/agdp/guide/rppt.html

• Amplified Colaboration Environments: http://www.evl.uic.edu/cavern/papers/ContinuumPaper.pdf

Bibliografía

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Documents

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