CC BY
68
УДК 681.324
СТВОРЕННЯ GRID-ТЕХНОЛОГІЇ
В.О. Алексієв, доцент, к.т.н., ст. наук. співроб., С.М. Неронов, аспірант, В.П. Табулович, інженер, ХНАДУ
Анотація. Розглянуто загальні проблеми новітньої комп ’ютерної технології GRID-систем, застосування вільного та проприєтарного програмного забезпечення.
Ключові слова: комп ’ютерні системи, мережеві технології.
Вступ
Grid-системи (або просто грід) стають дедалі все більш звичайним підходом до забезпечення віддаленого виконання обчислювальних задач та доступу й обробки розподілених даних у різнорідних середовищах різного масштабу. Засновник концепції Grid-систем Ян Фостер (Ian Foster) визначив її наступним чином: «Основна і специфічна проблема, яка зумовлює створення Grid-систем, є координоване спільне використання ресурсів та розв’язання задач у динамічних та багатокомпонентних віртуальних організаціях».
Науковцями Харківського національного автомобільно-дорожнього університету виконувалися дослідження за замовленням МОН України науково-технічної роботи «Методологія застосування GRID-технологій для проведення наукових досліджень у транспортному ВНЗ» (фінансування за рахунок бюджетних коштів).
Мета і постановка задачі
Спільне використання ресурсів має бути чітко контрольоване, власники ресурсів та їх користувачі повинні точно визначати ресурси, до яких надається доступ, кому він надається і за яких умов. Група осіб або організацій, об’єднаних такими обмеженнями, і складає віртуальну організацію [1, 2]. Слід відмітити, що саме проблема створення GRID -технології на практично усіх рівнях інформаційних ресурсів ВНЗ, розглянута у цьому дослідженні, є логічним впровадженням у практику оптимізації GRID інфрастру-
ктури ВНЗ від першого базового рівня до узагальненого, як це було визначено у попередньому розділі.
Якщо ретельно розглянути багаторівневу архітектуру GRID-систем, наприклад [3], можна визначити чітку аналогію із трирівневими структурами потужних СУБД, інших складних програмних систем [4].
Така багаторівнева побудова GRID-систем відповідає принципу структурної стійкості складних об’єктів та систем, їх функціональної ефективності. Дійсно, на прикладі три-рівневої побудови ВНЗ (кафедра-факультет-університет), трирівневої побудови GRID (Intragrid-Extragrid-Intergrid) можна констатувати про збіг відповідних організаційних структур. Розглянемо проблему становлення архітектури. Їй відповідає фізичний рівень даних, логічний рівень програмної системи та логічний рівень користувача (рис. 1).
Програмні продукти
Сьогодні ситуація дещо змінилась. Можна говорити про своєрідну комп’ютерну революцію, яка дає можливість отримувати вільні програмні продукти (безкоштовні або умовно безкоштовні, що є значно дешевшими за власницький проприєтарний ПЗ).
Так, наприклад, альтернативою Windows є Linux. Є також альтернативи проприєтар-ному ПЗ серверних додатків.
Подолати типові обмеження проприєтарного ПЗ найчастіше не під силу не тільки не спеці-
Рис. 1. Трирівнева архітектура GRID-системи
алізованому у ІТ-технологіях транспортному ВНЗ. Це наступні обмеження.
Обмеження на комерційне використання [5]. Існує величезна кількість програмних продуктів, які дозволено безкоштовно використовувати в некомерційних цілях приватним особам, медичним і навчальним закладам, некомерційним організаціям і т.д., однак їх необхідно оплачувати у випадку використання з метою отримання прибутку. Таке програмне забезпечення є дуже популярним й широко використовується, а за рахунок своєї безкоштовності має гарну технічну підтримку з боку фахівців, у яких відсутня потреба у додаткових витратах на навчання.
Обмеження на поширення. Цей вид обмежень супроводжує звичайно великі програмні проекти, коли правовласник вимагає оплати за кожну копію програми. Звичайно з таким обмеженням використовуються програмні продукти, орієнтовані на вузький «професійний» сегмент ринку або в програмному забезпеченні, потрібному великій кількості користувачів. Прикладом може служити пакет програм Adobe CS3 або операційна система Microsoft Windows XP.
Обмеження на модифікацію. Цей вид обмеження використовується тільки у програмних пакетах із закритими вихідними кодами й
може забороняти або обмежувати будь-яку модифікацію програмного коду, дизасемб-лювання й декомпіляцію.
Проприєтарні формати. Проприєтарне ПЗ може працювати із власними форматами, ніким іншим не підтримуваними. Найчастіше ці формати є надзвичайно складними або навіть їх розпізнання - незаконним.
Що стосується використання «вільного» ПЗ, включно з Linux - системами, слід визнати їх порівняно ненадійну роботу та низький рівень документування. Таким чином, пропри-єтарне ПЗ дорого коштує, а вільне важко встановити та супроводжувати (труднощі з технічною підтримкою).
Протиріччя визначення
Протиріччя у трактовках ефективності різного ПЗ ускладнюють вибір не тільки програмних продуктів, але й апаратури.
На рівні серверних рішень часто бувають ситуації, коли ПЗ визначає тип апаратури. Розглянемо, якої стратегії слід додержуватися у разі глобальних намагань з ІО - оптимі-зації, переходу до вищого рівня комп’ютеризації не тільки транспортного ВНЗ, але і вирішення конкретної задачі виборі ПЗ у додатках, які дозволяють користувачам вико-
Рис. 2. Експериментальне дослідження налагодження ПЗ навчального класу для підтримки GRID-технології у транспортному ВНЗ
ристовувати GRID-технологію у комп’ютерному класі.
Розглянемо визначені дві альтернативи. Для цього можна піти шляхом Microsoft. З другого боку, будемо критично оцінювати узагальнені вартісні оцінки. Зиск треба оцінювати не тільки таким чином. Головним є співвідношення технічна ефективність -вартість. Технічна ефективність - надійність, інформативність, технологічність у налагодженні, експлуатації, наявності технічної підтримки.
Практичний досвід супроводження ІТ - інфраструктури такого транспортного ВНЗ як ХНАДУ та виконання справжнього дослідження дозволяє констатувати, що не слід концентруватися на протиріччях існування двох альтернатив у виборі ПЗ навчального класу в умовах впровадження GRID-техно-логії. Раціональним буде вибір, який враховує початкову низьку вартість серверних рішень, можливість безпосередньої участі ІТ -персоналу організації в їх налагодженні та можливого удосконалювання. Саме моделювання майбутньої GRID-системи, різні експерименти більш зручно виконувати у середовищі ПЗ, розрахованому на їх вільне та
прозоре використання. Цьому сприяє таке програмне забезпечення як Linux Terminal Server Project (LTSP). LTSP знижує традиційні витрати на обладнання, тому що основні роботи проводяться на сервері системи. Клієнти можуть бути дуже «тонкими» і навіть бездисковими, тому будуть працювати набагато довше, ніж три роки.
На рис. 2 наведено схему своєрідного великого експерименту, що було виконано у ХНАДУ протягом цього етапу дослідження. У ХНАДУ було вжито заходів щодо залучення викладачів і студентів кафедри МАТЗ і в цілому факультету МТЗ до міжнародної програми фірми Microsoft (Microsoft Developer Network Academic Alliance - MSDN AA) - програми співробітництва зі сферою освіти, завдяки якій вищі й середні навчальні заклади можуть використовувати в освітньому процесі найсучасніші продукти й технології Microsoft за мінімальних фінансових витрат.
Висновки
Основою розгортання серверів повинні бути такі рішення, що базуються на технології ві-ртуалізації. Це надає можливості поєднати
дві основні ОС на одній апаратній платформі. Така універсальність забезпечує подвійний ефект від відкритого вільного ПЗ та надійного проприєтарного програмного продукту. Крім того, застосування у навчальному закладі такого універсального комп’ютерного полігона підвищить рівень універсальності комп’ютерних знань про будь-які програмні продукти та їх налагодження та експлуатацію.
На цих засадах вкажемо основні вимоги, що визначають ефективне створення GRID-технології у навчальному комп’ютерному класі ВНЗ транспортного профілю [6, 7]. Слід відмітити, що транспортна специфіка тільки впливає на змістовний характер завдань, а технічні рішення мають порівняно універсальний характер, що стосується прозорості, технологічності підвищення швидкодії та економії, отримання вартісного зиску. Ці вимоги визначають:
- масштабованість, приведення
інформаційних ресурсів до рівня завдань безпосереднього обслуговування
користувачів навчальної комп’ютерної лабораторії;
- прозорість, доступність кожного користувача до загальних ресурсів;
- віртуальну організацію сумісної роботи комп’ютерів навчального класу (автономної, з точки зору користувача);
- отримання стійкої, надійної роботи усіх користувачів та кожного, завдяки автоматичному перерозподілу фізичних ресурсів та кластерізації як основи серверних рішень;
- розвиток GRID-інфраструктури навчального комп’ютерного класу шляхом оновлення програмно-апаратних рішень з урахуванням раціонального сполучення потужних комп’ютерів, необхідних для реалізації можливостей проприєтарного програмного забезпечення та використання гетерогенних комп’ютерних ресурсів на базі нестандарт-
них рішень вільного програмного забезпечення, створення гнучкої адаптивної системи до умов окремого ВНЗ;
- формування потужної GRID-інфраструк-тури ВНЗ транспортного профілю з можливістю об’єднання комп’ютерних потужностей усіх навчальних класів з інформаційними ресурсами транспортної інфраструктури міст та регіонів України.
Література
1. Foster I., Kesselman C., Tuecke S. The Ana-
tomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Organizations International Journal of High Performance Computing Applications, 2001. - 15 (3) - Р. 200 - 222.
2. Шелестов А.Ю., Корбаков М.Б., Лобу-
нець А.Г. Реалізація Grid-інфраструктури для розв’язання задач обробки супутникових даних // Проблеми програмування. - К. - 2006. - № 2 - 3. -С.94 - 102.
3. Мартин Дж. Организация баз данных в вы-
числительных системах. - М.: Мир, 1984. - 662 с.
4. Якубайтис Э.А. Локальные информацион-
но-вычислительные сети. - Рига: Зинанте, 1985. - 359 с.
5. Концепція легалізації програмного забез-
печення та боротьби з нелегальним його використанням // Розпорядження Кабінету Міністрів України від 15 травня 2002 р. - № 247-р.
6. Шпаковский Г.И., Стецюренко В.И., Вер-
хотуров А.Е. Применение технологии МП! в Грид. - Минск: БГУ, 2008. - 137 с.
7. Как начать работать в Грид // Пособие сос-
тавлено в Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН (ПИЯФ РАН) в рамках деятельности NA3 проекта EGEE-II, 2006. - 8 с.
Рецензент: О.В. Бажинов, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 2 грудня 2008 р.
